l.- Presentación

En el presente trabajo monográfico se tratara el tema de los mecanismos de los xenobioticos. Se dice que cada vez más el ser humano está sujeto a la exposición de diversas sustancias químicas extrañas (xenobióticos), sean medicamentos, aditivos en alimentos o contaminantes ambientales, etc. La situación se resume de manera adecuada en [a siguiente cita de Rachel Carson: "Tan cruda como un arma, como la lanza del hombre de las cavernas, la artillería química ha sido lanzada contra las estructuras vitales". El conocimiento de la forma en que se manejan los xenobióticos a nivel celular es un aspecto importante en el aprendizaje de cómo enfrentar el ataque químico. Conocer el metabolismo de xenobióticos es básico para una comprensión racional de la farmacología y la terapéutica, farmacéutica, toxicología, investigación del cáncer y toxicomanía. En todas estas áreas se estudia la administración de xenobióticos o la exposición a ellos.

ll.- Introducción

En las últimas décadas, entre las técnicas empleadas para contrarrestar los efectos de los contaminantes, se

comenzó a utilizar una práctica llamada bioremediación. El término fue acuñado a principios de la década de

los '80, y proviene del concepto de remediación, que hace referencia a la aplicación de estrategias físico-

químicas para evitar el daño y la contaminación en suelos. Los científicos se dieron cuenta que era posible

aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas esencialmente en la capacidad de los

microorganismos de degradar en forma natural ciertos compuestos contaminantes.

La bioremediación surge como una rama de la biotecnología, que busca resolver los problemas de

contaminación, mediante el uso de seres vivos (microorganismos y plantas), capaces de degradar

compuestos que provocan desequilibrio en el medio ambiente, ya sea suelo, sedimento, fango o mar.

lll.- Desarrollo de conceptos

3.1.- ¿QUÉ ES LA BIORREMEDIACIÓN?La biorremediación es el uso de seres vivos para restaurar ambientes contaminados. Es un concepto que no se debe de confundir con depuración. La depuración es la eliminación, ya sea por métodos físico/químicos o biológicos, de un contaminante antes de que éste alcance el medio ambiente. Cuando la contaminación ya se ha producido, se precisa restaurar el ecosistema contaminado, para lo que se pueden utilizar diversas estrategias. Una de ellas es la biorremediación.

3.3.- ¿QUE ES LA BIORREMEDIACION POR PLANTAS? El término remediación por plantas o fitorremediación hace referencia a una serie de tecnologías sustentables que se basan en el uso de las plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque se encuentra en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos. Se conocen alrededor de 400 especies de plantas con capacidad para hiperacumular selectivamente alguna sustancia. En la mayoría de los casos, no se trata de especies raras, sino de cultivos conocidos. Así, el girasol (Heliantus anuus) es capaz de absorber en grandes cantidades el uranio depositado en el suelo. Los álamos (género Populus) absorben selectivamente níquel, cadmio y zinc. También la pequeña planta Arabidopsis thaliana de gran utilidad para los biólogos es capaz de hiperacumular cobre y zinc. Otras plantas comunes que se han ensayado con éxito, como posibles especies fitorremediadoras en el futuro inmediato son la alfalfa, la mostaza, el tomate, la calabaza, el esparto, el sauce y el bambú. Incluso existen especies vegetales capaces de eliminar la alta salinidad del suelo, gracias a su capacidad para acumular el cloruro de sodio.En general, hay plantas que convierten los productos que extraen del suelo a componentes inocuos, o volátiles. Pero cuando se plantea realizar un esquema de fitorremediación de un cuerpo de agua, o un área de tierra contaminada, se siembra la planta con capacidad (natural o adquirida por ingeniería genética) de extraer el contaminante particular, y luego de un período de tiempo determinado, se cosecha la biomasa y se incinera o se le da otro curso dependiendo del contaminante. De esta forma, los contaminantes acumulados en las plantas, no se transmiten a través de las redes alimentarias a otros organismos.Es importante aclarar que la utilización de plantas en los procesos de fitorremediación, deben ser planificados y controlados. De esta forma, los productos contaminantes que ellas acumulan, se transforman en sustancias no nocivas que vuelven al ambiente, o se acumulan en las plantas que se desechan, de forma tal que no pasan a la cadena alimentaria y, en consecuencia, no perjudican a otros organismos que puedan alimentarse de estos vegetales.En el caso de la remediación microbiana, los microorganismos no actúan “intencionalmente” en beneficio del hombre, sino que incorporan las sustancias del entorno como el resto de los seres vivos, lo que les permite nutrirse y sobrevivir. La utilidad de los microorganismos, es producto del aprovechamiento que el hombre hace de ellos en beneficio propio. Incluso cuando las bacterias se transforman mediante técnicas de ingeniería genética para que actúen como descontaminantes o para emplear las enzimas que producen con ese fin, las bacterias no hacen más que cumplir con sus

funciones vitales. Lo mismo ocurre con las plantas que pueden incorporar productos contaminantes y convertirlos en productos inocuos.

3.4.- ESTRATEGIAS DE FITORREMEDIACION La desintoxicación de de contaminantes por fitorremedacion se realiza empleando al menos uno de los siguientes mecanismos: fitoextraxion, rizofiltracion, fitoestimulacion, fitoestabilizacion, fitovolatilizacion, fitodegradacion.

FITODEGRADACION O FITOTRANSFORMACION: Se basa en el uso de plantas para degradar o transformar en sustancias menos toxicas diversos tipos de contaminantes organicos como hidrocarburos aromáticos polinucleares, hidrocarburos totales del petróleo, plaguicidas(herbicidas, insecticidas y fungicidas), compuestos clorados, explosivos y surfactantes (detergentes). A travez de reacciones enzimáticas que llevan a cabo plantas y microorganismos en la rizosfera, es decir, la zona del suelo estrechamente asociada con las raíces de las plantas, dichos contaminantes son parcial o completamente degradados o transformados. De esta manera son estimulados por las plantas y secuestrados en sus vacuolas o fijados a estructuras celulares insolubles, como la lignina.

FITOESTIMULACION: En este caso, los exudados de las raíces de las plantas estimulan el crecimiento de microorganismos capaces de degradar contaminantes organicos. Como parte de sus actividades metabólicas y fisiologiacas, las plantas liberan azucares simples, aminoácidos, compuestos alifáticos y aromáticos, nutrientes, enzimas y oxigeno, y los transporta desde sus partes superiores hasta sus raíces, favoreciendo el desarrollo de comunidades microbianas en el suelo circundante; particularmente hongos y bacterias, cuyas actividades metabólicas causan la mineralización de los contaminantes.

FITOVOLATILIZACION: Algunas plantas son capaces de volatilizar ciertos contaminantes, como mercurio y selenio, contenidos en suelos, sedimentos o agua. Tales contaminantes son absorbidos, metabolizados, transportados desde su raíz a sus partes superiores y liberados a la atmosfera en formas volátiles, menos toxicas o relativamente menos peligrosas en comparación con sus formas oxidadas. La transformación de dichos elementos se efectúa básicamente en la raíz, y su liberación se lleva a cabo durante la transformación.

FITOESTAVILIZACION: Este tipo de estrategia utiliza plantas que desarrollan un denso sistema de raíz, para reducir la biodisponibilidad de metales y otros contaminantes en el ambiente por medio de mecanismos de secuestración, lignificación o humidificación. Las plantas ejercen un control hidráulico en el área contaminada, es decir actúan como una bomba solar que succiona humedad de los suelos debido a sus altas tasas de evapotranspiración. Puesto que este proceso mantiene también una humedad constante en la zona de la rizosfera, se presentan las condiciones adecuadas para la inmovilización de los metales. Esto ocurre a través de reacciones química como la precipitación o formación de complejos insolubles o por mecanismos físicos, como la adsorción. En esta zona, los metales se fijan fuertemente en las raíces de las plantas, limitando asi su biodisponibilidad y su migración vertical hacia los mantos freáticos.

FITOEXTRACCION O FITOACUMULACION: En esta estrategia se explota la capacidad de algunas plantas para acumular contaminantes en sus raíces, tallos o follajes, las cuales pueden ser fácilmente cosechadas. los contaminantes extraidos son principalmente metales pesados, aunque también pueden extraerse cierto tipo de contaminantes organicos y elementos e isotopos radiactivos. Generalmente los sistemas de fitoextraccion se implementan para extraer metales de suelos contaminandos, por medio de plantas conocidas como metalofitas, es

decir,acumuladoras de metales; sin embargo, también pueden implementarse para tratar aguas residuales.

RIZOFILTRACION: Se basa exclusivamente en hacer crecer, en cultivos hidropónicos, raíces de plantas terrestres con alta taza de crecimiento y área superficial para absorber, concentrar y precipitar metales pesados de aguas residuales contaminadas. Como puede apreciarse, las estrategias de fitorremediacion hacen referencia a los mecanismos predominantes realizados por las propias plantas, pero también, en algunos casos, indican el papel que tienen las comunidades microbianas durante el proceso de remediación. Asi, se hace evidente que la fitorremediacion es un complejo que involucra la participación de la comunidad microbiana asociada a su sistema de raíz.

Cada una de las estrategias tienen condiciones particulares, determinadas principalmente por el tipo de contaminante y el sustrato a tratar: suelos, sedimentos o agua. En forma general, las medidas correctivas para contaminantes organicos incluyen la fitodegradacion (o fitotransformacion) y la fitoestimulacion, mientras que para los metales pesados, incluidos los metaloides, radionúclidos y ciertos tipos de contaminantes organicos, se aplican la fitovolatilizacion, la fitoestabilizacion, la fitoextracion y rizofiltracion.

3.4.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FITORREMEDIACIONVENTAJAS.La biorremediación tiene una serie de ventajas sobre otros métodos. En el caso de que la contaminación esté en lugares inaccesibles se puede realizar sin necesidad de cavar. Por ejemplo en el caso de derrames de petróleo que hayan penetrado en el suelo y amenacen contaminar a la capa de agua. Esto resulta mucho menos costoso que el proceso de excavación e incineración que sería la otra alternativa. El empleo de desechos orgánicos de fácil degradación como aditivos o correctores de densidad, resulta una alternativa técnicamente factible, viable y sencilla que favorece la degradación de contaminantes orgánicos en suelos a través de procesos de composteo, ya que éstos mejoran las propiedades del sistema y aportan nutrientes para mantener activas las poblaciones microbianas.1. Se puede realizar in situ y ex situ.2. Se realiza sin necesidad de trasportar el sustrato contaminado, con lo que se disminuye la diseminación de contaminantes a través del aire o del agua.3. Es una tecnología sustentable.4. Es eficiente tanto para contaminantes orgánicos como inorgánicos.5. Es de bajo costo.6. No requiere personal especializado para su manejo.7. No requiere consumo de energía.8. Sólo requiere de prácticas agronómicas convencionales.9. Es poco perjudicial para el ambiente.10. Actúa positivamente sobre el suelo, mejorando sus propiedades físicas y químicas, debido a la formación de una cubierta vegetal.11. Tiene una alta probabilidad de ser aceptada por el público, ya que es estéticamente agradable.12. Evita la excavación y el tráfico pesado.13. Se puede emplear en agua, suelo, aire y sedimentos.14. Permite el reciclado de recursos (agua, biomasa, metales)

DESVENTAJAS

1. En especies como los árboles o arbustos, la fitorremediación es un proceso relativamente lento.2. Se restringe a sitios de contaminación superficial dentro de la rizósfera de la planta.3. El crecimiento de las plantas está limitado por concentraciones toxicas de contaminantes, por lo tanto, es aplicable a ambientes con concentraciones bajas de contaminantes.4. En el caso de la fitovolatilización, los contaminantes acumulados en las hojas pueden ser liberados nuevamente al ambiente.5. Los contaminantes acumulados en maderas pueden liberarse por procesos de combustión.6. No todas las plantas son tolerantes o acumuladoras.7. La solubilidad de algunos contaminantes puede incrementarse, resultando en un mayor daño ambiental o migración de contaminantes.8. Se requieren áreas relativamente grandes.9. En sistemas acuáticos se puede favorecer la diseminación de plagas, tales como los mosquitos.

lV.-Resumen

La fitorremediación es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque se encuentra en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos, etc. Las ventajas que ofrece la fitorremediación frente a los procesos descritos anteriormente son el bajo costo y la rapidez con que pueden llevarse a cabo ciertos procesos degradativos.

Según la planta y el agente contaminante, la fitorremediación puede producirse por:  

acumulación del contaminante en las partes aéreas de la planta (por ej, metales pesados),

absorción, precipitación y concentración del contaminante en raíces (por ej. metales pesados, isótopos radioactivos)

reducción de la movilidad del contaminante para impedir la contaminación de aguas subterráneas o del aire (por ej. lagunas de deshecho de yacimientos mineros)

desarrollo de bacterias y hongos que crecen en las raíces y degradan contaminantes (por ej. hidrocarburos del petróleo, benceno, etc.).

captación y modificación del contaminante para luego liberarlo a la atmósfera con la transpiración (por ej. mercurio, selenio y metales clorados)

captación y degradación del contaminante para originar compuestos menos tóxicos (por ej. pesticidas, herbicidas, TNT, etc.).

Actualmente, gran parte de las investigaciones en fitorremediación están enfocadas en dilucidar los mecanismos del transporte de metales en las plantas y por qué algunas  son capaces de absorber y tolerar altas cantidades de metales tóxicos, mientras que otras no. En este sentido, se está experimentando con la transformación de plantas, por ejemplo, con genes bacterianos de resistencia al mercurio.

V.- Conclusiones

V.-Bibliografía

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/metabolismo_4667.pdf

http://www.buenastareas.com/ensayos/Xenobioticos-y-Contaminantes-Ambientales/409206.html

http://es.slideshare.net/maliiniitacalderonn/metabolismo-de-los-xenobioticos

http://definicion.de/xenobiotico/#ixzz3n6FkO8ep

Wikipedia, la eciclopedia libre

Vl.- Anexos o apéndices