Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Química Bioquímica y Farmacia
Departamento: Biología
Área: Ecologia
(Programa del año 2020)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 05/04/2020 01:23:35)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
(OPTATIVOS LIC.BIOL.MOL.15/14) PLANTAS Y MICROORGANISMOS: INTERACCIÓN CON AGENTES CONTAMINANTES Y SU USO EN LA BIORREMEDIACIÓN LIC. EN BIOLOGÍA MOLECULAR 15/14-CD 2020 1° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
PEDRANZANI, HILDA ELIZABETH Prof. Responsable P.Tit. Exc 40 Hs
CURVALE, DANIELA ALEJANDRA Prof. Colaborador P.Adj Exc 40 Hs
PEREZ CHACA, MARIA VERONICA Prof. Colaborador P.Asoc Exc 40 Hs
VILLEGAS, LILIANA BEATRIZ Prof. Colaborador JTP Exc 40 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total C - Teoria con prácticas de aula Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
0 Hs. 4 Hs. 3 Hs.  Hs. 7 Hs. 1º Cuatrimestre 06/04/2020 22/05/2020 7 50
IV - Fundamentación
Una de las grandes consecuencias de la Revolución Industrial es el deterioro medio ambiental derivado de la liberación de contaminantes al medio ambiente. A diferencia de las sustancias orgánicas, los metales pesados son un grupo de contaminantes muy persistentes ya que no son biodegradables y por tanto se acumulan en suelos y aguas terrestres lo que supone no sólo un grave riesgo para la salud ambiental sino también para la salud humana. Además, por lo general estos elementos se acumulan en los tejidos de organismos vivos y sus concentraciones tienden a aumentar a medida que avanzamos hacia los niveles superiores en la cadena trófica, fenómeno que se conoce como biomagnificación. En la actualidad, se están desarrollando técnicas biológicas, alternativas las convencionales de ingeniería civil, para la eliminación de contaminantes del suelo. Una alternativa eco-amigable es el uso de microorganismos o sus metabolitos. Los microorganismos viven normalmente en el suelo y son componentes importantes de los procesos de geoquímicos. Estos microorganismos interactúan con los contaminantes actuando como mitigadores naturales. La diversidad microbiana presente en suelos, aguas y sedimentos contaminados está asociada a características del ambiente y al modo en que se alcanzaron las tales condiciones extremas. Por ello, dichos ambientes son reservorios adecuados para detectar y aislar microorganismos resistentes a condiciones extremas de acidez y/o temperatura y de altas concentraciones de compuestos inorgánicos y orgánicos. Estos microorganismos autóctonos, adaptados a situaciones de estrés permiten el desarrollo de estrategias de saneamiento ambiental o tratamientos de efluentes. Dentro de la biorremediación se destaca la fitorremediacion que define en términos generales como el uso de plantas y microorganismos del suelo asociados con el fin de reducir la concentración o efectos tóxicos de los contaminantes en el medio ambiente. La biorremediación se presenta como una buena alternativa al tratamiento de zonas contaminadas debido a que se trata de un método de bajo costo, es menos destructivo que cualquier otra técnica ya que permite preservar el estado natural de ecosistemas en mayor medida y además no tiene ningún impacto negativo en la fertilidad del terreno. Previo a estas necesidades es imprescindible conocer como las plantas y microorganismos soportan este y otros estreses abióticos y cuáles son los mecanismos de respuesta. Dichos mecanismos son los que aportan tolerancia a algunas especies y estas son las candidatas para ser usadas en procesos de biorremediación. Este curso aportara esos conocimientos teóricos y prácticos a partir de la disertación de especialistas que en la actualidad están investigando sobre esas temáticas para aquellos estudiantes que estén interesados en la problemática ambiental, los mecanismos que las plantas desarrollan para tolerar contaminantes y la fitorremediación de las plantas o en combinación con microorganismos. El estudio de casos será una herramienta valiosa a la hora de analizar distintas estrategias de remediación.
V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje
1-Identificar cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos de las plantas tolerantes y sensibles, frente al estrés abiótico.
2-Estudiar los mecanismos de respuesta al estrés por metales pesados en plantas, mediante la evaluación de parámetros pro-oxidantes y anti-oxidantes.
3-Entender los mecanismos de asociación simbióticas como mitigadoras de estrés abiótico y su posibilidad de biorremediar.
4- Entender la importancia de los bioindicadores en el estudio de la contaminación de aguas y suelos.
5-Comprender los ciclos biogeoquímicos de metales tóxicos y su biodisponibilidad en el ecosistema.
6-Comprender el mecanismo de fitorremediación y su importancia para la remediación de ambientes contaminados.
7-Analizar las diferentes aplicaciones de la fitorremediación en humedales construidos evaluando el ámbito de aplicabilidad.
VI - Contenidos
UNIDAD 1: UNIDAD 1: ESTRÉS ABIÓTICO: SENSIBILIDAD Y TOLERANCIA EN LAS PLANTAS.Concepto de estrés: eu-estrés y distrés. Severidad, duración e interacción con el estrés. Plasticidad fenotípica. Dinámica del estrés: fase de alarma, fase de restitución, fase de agotamiento y fase de regeneración completa e incompleta. Teoría del GAS (General Adaptation Syndrome). Co-estrés: resistencia y co-resistencia a estreses abióticos. Síndrome de integración múltiple. Respuesta a estreses ambientales: percepción y transducción del estrés. Nivel de respuestas de las plantas: Morfológico, fisiológico, bioquímico y genético-molecular. Ejemplos. Compuestos osmocompatibles. Enzimas antioxidantes. Proteínas reguladoras y de respuestas:. Hormonas asociadas al estrés en plantas ABA (Ácido abscísico) y JA (ácido Jasmónico): Modelo de señalización frente al frío y a la salinidad en plantas.
UNIDAD 2: ESTRÉS OXIDATIVO EN PLANTAS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN POR CADMIO. Participación del estrés oxidativo en distintos tipos de estrés abiótico. Efecto del Cadmio en los parámetros de crecimiento y pigmentos fotosintéticos. Análisis de los cambios anatómicos y estructurales en hoja y raíz en plantas contaminadas con Cd. Efecto del estrés por metales pesados: determinación de especies activas del oxígeno (ROS) y su efecto sobre macromoléculas. El rol de las ROS como moléculas señales. Determinación del efecto bioquímico y molecular de los metales pesados sobre el sistema de defensa antioxidante enzimático y no-enzimático en plantas de soja. Enzimas productoras de NADPH y su rol en la defensa antioxidante.
UNIDAD 3: SIMBIOSIS Y MITIGACIÓN DEL ESTRÉS EN PLANTAS. Micorrizas. Simbiosis en diferentes familias de plantas. Tipos de micorrizas. Micorrizas arbusculares y simbiosis mutualista. Fisiología de las micorrizas arbusculares: nutrición mineral de las plantas y acumulación y distribución de biomasa en plantas micorrizadas. Procesos involucrados en el efecto de las micorrizas sobre las relaciones hídricas. Estudios de casos: Digitaria eriantha y Medicago sativa-Micorrización y frente a estreses abióticos. Parámetros morfo-fisiológicos, hormonales y bioquímicos evaluados. Candidatas para biorremediación de ambientes contaminados. Simbiosis Rizobium-Leguminosas : Estrategias para incrementar la tolerancia a estreses abióticos en leguminosas. Se analizará la importancia de la simbiosis rizobio-leguminosa en el marco de una agricultura sostenible y su importancia en la respuesta a estreses abióticos
UNIDAD 4: BIOINDICADORES DE CONTAMINACIÓN EN AGUA Y SUELO. Concepto de Ecotoxicología. Metodología de detección de contaminación en agua y suelo. Ciclo biogeoquímico de metales tóxicos (Cadmio, Plomo, Arsénico). Bioindicadores. Determinación de metales tóxicos (As, Pb y Cd) en agua, suelos, plantas y lombrices. Métodos de muestreo. Validación. Metales disponibles y biodisponibles. Modelo de Sauvé. Identificación de la contaminación en suelo y agua.
UNIDAD 5: INTERACCIÓN MICROORGANISMOS - METALES PESADOS, UNA ALTERNATIVA DE REMEDIACIÓN ECO-AMIGABLE. Fuentes de contaminación por metales pesados. Conceptos de nivel de fondo, especiación, movilidad y biodisponibilidad de metales pesados. Microorganismos de suelos y función. Distintas interacciones de metales pesados y microorganismos; biotrasnformación, bioacumulación, biosorción. Biorremediación ex situ e in situ utilizando microorganismos. Uso de consorcios microbianos y metabolitos microbianos en procesos de biorremediación: ventajas y desventajas. Herramienta proteómicas para el estudio de los mecanismos de resistencia en microorganismos.
UNIDAD 6: PRINCIPIOS BÁSICOS Y APLICACIONES DE LA FITORREMEDIACIÓN. Transporte de contaminación organicos e inorgánicos. Tecnologías de fitorremediación: contención (rizofiltración, fitoestabilización y fitoinmovilización) o eliminación (fitodegradación, fitoextracción y fitovolatilización). Diferentes especies y sistemas vegetales utilizados para remediación ambiental: ventajas y desventajas. Evaluación de eficiencia de remediación. Importancia de los bioensayos de toxicidad en la evaluación de fitotecnologías. Aplicaciones de la fitorremediación a campo .
UNIDAD 7: HUMEDALES CONSTRUIDOS COMO HERRAMIENTA VÁLIDA PARA DE FITORREMEDIACIÓN. Humedales construidos: ¿Qué es un humedal construido? Composición de los humedales. Tipos de humedales construidos. Sistemas híbridos. Evaluación y selección de la zona de construcción: consideraciones de construcción. Modelos de diseño. Evaluación de rendimiento. Operación, mantenimiento y monitoreo.

VII - Plan de Trabajos Prácticos
TRABAJO PRACTICO Nº 1 : MAPA CONCEPTUAL ESTRÉS ABIÓTICO EN PLANTAS.
TRABAJO PRÁCTICO Nº 2: DINÁMICA DEL ESTRÉS OXIDATIVO EN PLANTAS DE SOJA.
TRABAJO PRÁCTICO Nº3: ANÁLISIS DE CASOS DE MITIGACIÓN DEL ESTRÉS ABIÓTICO Y BIORREMEDIACIÓN.
TRABAJO PRÁCTICO Nº 4: IDENTIFICACIÓN DE CONTAMINANTES EN AGUA Y SUELO:
TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 : ANÁLISIS DE CASOS PRÁCTICOS DE FITORREMEDIACIÓN.
TRABAJO PRÁCTICO Nª 6 : HUMEDALES
VIII - Regimen de Aprobación
Este curso se desarrollará en formato virtual con el sistema Classroom , donde los alumnos tendrán las clases de cada especialista y los trabajos Prácticos que cada profesor proponga. Semanalmente se expondrá una temática y se realizará un trabajo práctico.

A-Condiciones que deben cumplir los Alumnos Promocionales:

1-Los alumnos deberán tener el 100 % de las materias regulares o aprobadas dispuestas para la promoción según el plan vigente.
2- Los alumnos deben tener un 100 % de actividades estregadas por el sistema de aula virtual .
3- Los alumnos deberán presentar los trabajos finales de cada tema y el promedio de notas de los mismos constituirá la nota final.

B-Condiciones que deben cumplir los Alumnos Regulares:
1-Los alumnos deberán tener el 100 % de las materias regulares o aprobadas dispuestas para la regularidad según el plan vigente.
2- Los alumnos deben tener un 100 % de actividades estregadas por el sistema de aula virtual .
3- Los alumnos deberán presentar los trabajos de cada tema y el promedio de notas de los mismos constituirá la nota final.Podrán tener una recuperación por cada trabajo presentado.
IX - Bibliografía Básica
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X - Bibliografia Complementaria
[1]
XI - Resumen de Objetivos
1-Comprender los mecanismos fisiológicos, que regulan las respuestas de las plantas frente al estrés abiótico, lo que define a las mismas como sensibles y tolerantes.
2-Estudiar los mecanismos de respuesta al estrés por metales pesados en plantas, mediante la evaluación de parámetros pro-oxidantes y anti-oxidantes frente al estrés por cadmio.
3-Definir bioindicadores
4-Comprender los ciclos biogeoquímicos de metales tóxicos y su biodisponibilidad en el ecosistema.
5-Comprender el mecanismo de fitorremediación como estrategia de la tolerancia de las plantas y su importancia para la remediación de ambientes contaminados.
6-Entender los conceptos básicos sobre el uso de distintas especies vegetales y diferentes sistemas modelo en procesos de fito/rizorremediación así como las estrategias de aplicación biotecnológica.
7-Analizar las diferentes aplicaciones de la fitorremediación estudiando las características de humedales construidos evaluando el ámbito de aplicabilidad.
8-Analizar las diferentes estrategias para incrementar la tolerancia a estreses abióticos en leguminosas. Importancia de la simbiosis rizobio-leguminosa. Potencial aplicación en fitorremediación.
XII - Resumen del Programa
Estrés Abiótico en plantas
Plantas tolerantes y sensibles
Mecanismos del estrés Oxidativo
Bioindicadores
Mecanismos de obtención de plantas transgénicas para potenciar la fitorremediación.
Tipos de Fitorremediacion
Humedales construidos como herramienta válida para de fitorremediación.
Estrategias para incrementar la tolerancia a estreses abióticos en leguminosas.
XIII - Imprevistos
 
XIV - Otros