Programa_Ecotoxicologia

Ecotoxicología 2006
Programa
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DEL PLATA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO: CS. MARINAS
CARRERAS: BIOLOGÍA Y QUÍMICA
4B63
PROGRAMA DE:
CÓDIGO:
ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
ECOTOXICOLOGÍA
ÁREA:
PLAN AÑO:
O.C.S.:
HORAS DE CLASE
TEÓRICAS
PROFESORES
RESPONSABLES
PRÁCTICAS
POR SEMANA
POR CUAT./AÑO
POR SEMANA
POR CUAT./AÑO
4
64
4
64
DR. JOSÉ I. CARRETO
Dra. Marcela Gerpe
ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES
FINAL APROBADO
CURSADA APROBADA
Química Biológica 1
Ecología General
CONTENIDOS MÍNIMOS:
Una cantidad notable de sustancias químicas, naturales y antropogénicas (Xenobióticos), han provocado
efectos negativos considerables en los ecosistemas. Incluyen plaguicidas (insecticidas: clorados, fosforados,
carbamatos, piretroides), herbicidas orgánicos (fenoxi-acéticos, bipiridílicos, triazínicos, derivados de la urea,
cloroanilinas, etc.), fertilizantes, PCBs, productos de la combustión y degradación de surfactantes y plastificantes,
metales pesados, hidrocarburos, radiactividad, sustancias refractarias, etc.
Muchas de estas sustancias poseen, además de toxicidad, la capacidad de comportarse como estrógenos
(Xenoestrógenos) que mimetizan las hormonas naturales. La mayoría tienen poca semejanza estructural con los
estrógenos naturales. Es impredecible si un químico es estrogénico basándose en su estructura (QSAR). Estas
sustancias causan interrupciones en el desarrollo reproductivo normal y en el comportamiento de los animales en
particular y de la biota en general (incluído el hombre).
Se abordarán los temas: Fuentes de contaminantes. Clasificación: físicos, químicos y biológicos.
Contaminación de la biosfera: ecosistemas continentales y marinos. Bioacumulación, biomagnificación.
Biomonitores. Bioensayos. Criterios y estándares. Legislación de protección ambiental. Toxicidad. Efectos
fisiotoxicológicos: somáticos y germinales. Mutagénesis. Teratogénesis. Carcinogénesis. Efectos ecotoxicológicos.
Biomarcadores. Antagonismos y sinergismos. Cambio climático, calentamiento global, efecto invernadero,
deforestación y desertificación, desarrollo sustentable, extinción de especies y biodiversidad.
VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA
AÑO
PROFESOR RESPONSABLE
AÑO
PROFESOR RESPONSABLE
DATOS DEL SOLICITANTE:
VISADO
DIRECTOR DEPARTAMENTO
FECHA:
SECRETARIO ACADÉMICO
FECHA:
DECANO
FECHA:
Ecotoxicología 2006
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DEL PLATA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO: CS. MARINAS
CARRERA: BIOLOGÍA Y QUÍMICA
4B63
PROGRAMA DE:
CÓDIGO:
ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
ECOTOXICOLOGÍA
ÁREA:
PLAN AÑO:
O.C.S.:
Ecotoxicología 2006
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PROGRAMA ANALITICO
CLASES TEÓRICAS.
Tema I.
Introducción. Objetivos. Definiciones. Diferencias entre contaminación y polución. Grandes
desastres e intoxicaciones. Libros polémicos. Concepto de tóxico, implicancias ecológicas.
Problemas específicos. Estocolmo ’72, xenobióticos, ONGs e internalizar las externalidades. Río
’92 y desarrollo sustentable/sostenible. Equidad generacional. Década del 90 y xenoestrógenos
(EDS). Johannesburg, Río + 10, agua y energía, 2002. Clasificación de los tóxicos.
Tema II.
Emisión, ingreso, distribución y destino de poluentes en el medio abiótico. Pasaje de poluentes
de la atmosféra al agua y suelo. Distribución y comportamiento ambiental de los contaminantes.
Transporte de poluentes en el aire: mecanismo de dispersión y circulación. Circulación
atmosférica: movimientos verticales y horizontales. Tiempo de residencia. Factores que lo
modifican. Transporte de poluentes en el agua y comportamiento en los suelos.
Tema III.
Ingreso y destino de poluentes en medio biótico. Vías de ingreso en organismos animales y
vegetales. Absorción y distribución en tejidos y órganos. Mecanismos de transporte a través de
membranas. Destino. Acumulación de contaminantes: bioconcentración, bioacumulación,
biomagnificación. Biomonitores. Criterios de selección. Transformación de poluentes en
compuestos químicos reactivos: radicales libres, iones carbonio, carbenos, S atómico, productos
de oxidación de tioles y tionas. Epóxidos. Defensas del organismo. Peroxidación de lípidos.
Consecuencias. Tóxicos que la estimulan. Defensas contra la peroxidación.
Tema iV.
Biotransformación de tóxicos. Etapas I y II. Localización. Reacciones de la etapa I. Reacciones
catalizadas por el sistema citocromo P 450. Aminooxidasas de función mixta (MFOs).
Peroxidasas. Otras reacciones. Reacciones enzimáticas de la etapa II. Glucoroniltransferasas,
sulfotransferasas, glutatión transferasas y otras. Biomarcadores.
Tema V.
Efectos adversos sobre los componentes del ecosistema. Estudio cuali-cuantitativo de los
efectos tóxicos. Tipos de toxicidad: aguda, subaguda y a largo plazo. Medidas de toxicidad:
NOEL, ED50 y LC50. Efectos fisiotoxicológicos: somáticos (neurotoxicidad, perturbación del
equilibrio endocrino, perturbación de la función respiratoria, lesiones hepáticas y renales,
carcinogénesis) y germinales (perturbación de las funciones reproductoras: teratogénesis y
mutagénesis). Efectos ecotoxicológicos: biocenóticos y demoecológicos. Factores que influyen
sobre las manifestaciones de toxicidad. Sinergismos y antagonismos. Relación dosis-respuesta.
Curvas con y sin umbral: lineales, sigmoideas y con efectos antagónicos.
Tema VI.
Poluentes con efectos tóxicos en ecosistemas continentales (terrestres y limnícos). Grupo
insecticidas clorados: DDT, HCH, ciclodienos, pentaciclodecanos y toxafenos. Usos permitidos y
restringidos. Propiedades físicoquímicas. Metabolismo. Efectos fisiotoxicológicos agudos y
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crónicos del DDT y otros clorados en vertebrados. Efectos ecotoxicológicos en invertebrados
acuáticos y terrestres. PCBs. Propiedades físicoquímicas. Metabolismo. Toxicidad. Dioxinas.
Cloruro de vinilo y polivinilo. Freones. Insecticidas organofosforados. Metabolismo activativo y
degradativo. Mecanismo de Toxicidad. Efectos fisiológicos y ecotoxicológicos. Carbamatos.
Organofluorados. Mercuriales. Insecticidas naturales: piretrinas, rotenoides. Toxicidad.
Metabolismo. Control biológico.
Tema VII.
Herbicidas orgánicos: fenoxiacéticos, bipiridílicos, triazínicos, derivados de la urea y cloroanilina.
Impurezas (dioxinas). Persistencia. Mecanismo. Toxicidad. Efectos toxicológicos. Fertilizantes.
Superfosfatos y compuestos nitrogenados. Toxicidad de los compuestos nitrogenados.
Detergentes. Materia orgánica. Eutroficación.
Tema VIII.
Metales pesados. Fuentes. Distribución. Metales traza. Esenciales y no esenciales. Deficiencia,
sobredosis. Características de la acumulación de metales pesados. Rutas de entrada al
organismo, transporte y distribución. Toxicidad. Formas de detoxificación. Metalotioneínas y
gránulos de lipofucsina. Rutas y mecanismos de excreción.
Tema IX.
Poluentes atmosféricos. Fuentes. CO. N2O, NO y NO2. Ciclo fotolítico del NO2. Efectos. SO2 y
SO3. Partículas. Compuestos orgánicos volátiles (VOCs). Oxidantes fotoquímicos.
Contaminación estratosférica. Capa de ozono. Inversiones de temperatura.
Tema X.
Hidrocarburos (HCs) naturales y del petróleo. Fuentes marinas y terrestres. Componentes HCs y
no HCs del petróleo. Destino de los HCs en el ambiente. Transformaciones físico-químicas en
medio abiótico y biótico. Metabolismo. HCs poliaromáticos (PAHs), estructura y fuentes.
Potencial carcinogénico. Efectos tóxicos sobre la biota. Biorremediación. Planes de
Contingencia. Determinación de contaminación por petróleo en tejidos de organismos acuáticos.
Tema XI.
Contaminación radiactiva. Radiaciones ionizantes. Fuentes naturales y antropogénicas de
radiación. Medida de la radiación. Desechos radiactivos. Efectos tóxicos: somáticos y genéticos.
El ADN y las radiaciones. Radiaciones y cáncer. Reactores y bombas de fisión nuclear.
Relaciones dosis – efecto. Futuro de la energía nuclear.
Tema XII.
Cambios globales. Efecto invernadero. Calentamiento global. Cambio climático. Deforestación y
desertificación. Desarrollo sustentable. Extinción de especies y biodiversidad. Recursos
renovables. Desequilibrios demográficos y conflictos sociales. Ensayos de toxicidad. Criterios y
estándares. Legislación y protección ambiental.
PROGRAMA DE ACTIVIDADES PRÁCTICAS:
CONTAMINANTES ORGÁNICOS
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1.- Toma de muestras “a campo” de matriz/matrices por ej.: suelo, sedimento, flora, fauna.
2.- Extracción con Soxhlet con DCM:hexano. Clean up por cromatografía de permeación en gel.
3.- Cromatografía gas-líquido. Análisis de resultados e informe final.
CONTAMINANTES INORGÁNICOS
1.- Idem anterior.
2.- Mineralización con ác. (nítrico, perclórico y sulfúrico) en baños termostatizado y de glicerina.
3.- Lectura por Espectrofot. Absorción Atómica (EAA) con llama aire-acetileno y por vapor frío.
4.- Análisis de resultados e informe final.
SEMINARIOS:
Sobre temática propuesta por la cátedra o el alumno. Exposición en noviembre.
1. Cambios climáticos globales. Lluvia ácida. Disminución del ozono estratosférico.
3. Agua y servicios sanitarios.
4. Recuperación de ecosistemas contaminados (brownfields).
5. Biorremediación.
6. Leyes ambientales. Manejo de la basura. Contaminación atmosférica e hídrica argentinas.
7. Eutroficación.
8. Polución atmosférica hogareña (indoor pollution).
9. Polución marina.
10. Polución de napas freáticas.
11. Polución por actividades mineras.
12. Polución por petróleo.
13. Polución global por metales. Mercurio, Cadmio, Plomo.
14. Otros metales.
15. Plaguicidas clorados, fosforados, carbamatos, piretroides.
16. PCBs.
17. PAHs.
18. Otros compuestos orgánicos.
19. Metalotioneínas.
20. MFOs (oxidasas de función mixta).
21. Biomarcadores.
22. Energía. Represas. Energía nuclear. Energías alternatives.
23. Reciclado, reusado y recuperación de residuos.
24. Contaminación natural.
25. Plantas de tratamiento de afluentes cloacales e industriales.
26. Aditivos alimentarios. Alimentos transgénicos.
27. Sustancias refractarias reciclado y reusado: Envases y plásticos, papel y vidrio.
28. Reservas naturales y cartas de sensibilidad.
29. Sustancias disruptoras endócrinas (EDS).
30. Residuos tóxicos urbanos e industriales.
31. Poluentes orgánicos persistentes (POPs).
CURSADA POR PROMOCIÓN:
Ecotoxicología se aprueba en tres parciales (3) sobre clases teóricas, prácticas y seminarios
luego de los temas IV, VIII y XII, (en septiembre, octubre y noviembre). Se aprueba
individualmente con 7/10 con un recuperatorio. La cursada se aprueba con 6/10 en c/u de los
parciales y un recuperatorio. Los alumnos que aprobaron sólo la cursada deben aprobar un
examen final con 4/10 en las fechas dispuestas en el calendario académico.
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Elementos de evaluación de la Cursada por Promoción.
a) Control de Asistencia: Deberán alcanzar como mínimo 80% de clases teóricas y seminarios
y 100% de prácticas.
b) Articulación de teoría y práctica: Las clases prácticas se desarrollarán a continuación de las
teóricas correspondientes, según los temas del programa.
c) Evaluación de Trabajos Prácticos (TPs) de Laboratorio:
Los alumnos realizarán TPs con guías que proveerá la cátedra. Antes de los mismos se evaluará
la preparación del alumno para la realización del trabajo mediante un cuestionario ad hoc (parcial
práctico). Luego de cada TP, cada alumno presentará un informe con resultados, tratamiento de
datos y conclusiones que deberá presentar para su evaluación, dentro de las 2 semanas de su
realización. Cada informe obtendrá una nota entre 0 y 10, que se promediará con la del parcial
práctico. Se considerarán aprobados TPs cuya nota sea superior o igual a 7 puntos.
d) Parciales con contenido teórico-práctico. Evaluaciones Parciales:
Se tomarán 3 (tres) parciales teórico-prácticos con el siguiente temario:
Primer Parcial: Temas I, II, III y IV. Introducción. Emisión, ingreso, distribución y destino de
poluentes en el medio abiótico. Ingreso y destino de poluentes en medio biótico.
Biotransformación de tóxicos.
Segundo Parcial: Temas V, VI, VII y VIII. Efectos adversos sobre los componentes del
ecosistema. Poluentes con efectos tóxicos en ecosistemas continentales (terrestres y límnicos).
Herbicidas orgánicos. Metales pesados.
Tercer Parcial: Temas IX, X, XI y XII. Poluentes atmosféricos. Hidrocarburos (HCs) naturales y
del petróleo. Contaminación radiactiva. Cambios globales.
Se calificarán con un puntaje entre 0 y 10, considerándose aprobados con un mínimo de 6
puntos.
e) Presentación de monografías y/o seminarios:
Seminario Especial:
A fin de integrar temáticamente el programa cada alumno expondrá oralmente, con Power Point,
en noviembre, un tema del listado de la cátedra. Se requerirá la entrega 10 días antes. Se
calificará entre 0 y 10 puntos y se considera aprobada con un mínimo de 7 puntos.
Actividades de evaluación continua:
La evaluación continua de contenidos teórico-prácticos de la asignatura se realizará mediante
actividades que se propondrán al finalizar cada tema y consistirá en la entrega de problemas
resueltos, evaluación por opción múltiple del temario de la unidad, entrega de discusión escrita o
cuestionario sobre un articulo de la literatura y/o realización de un TP de laboratorio cuyos
requisitos de aprobación se detallaron arriba. Cada actividad de evaluación se calificará entre 0 y
10 puntos y se considerarán aprobadas con 6 puntos.
Requisitos para la Promoción:
1) Haber aprobado las materias correlativas.
2) Aprobar los parciales con promedio igual ó mayor a 7/10, utilizando como máximo sólo
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una instancia de recuperación.
Aprobar los TPs de Laboratorio con promedio igual ó mayor a 7/10.
Tener 100% de asistencia a TPs y 80% a Seminarios y Teóricas.
Obtener 8 puntos o más en el Seminario Especial.
Completar 100% de las actividades de evaluación continua, con promedio de 7/10
puntos o más.
La nota final correspondiente a la asignatura (equivalente al exámen final en el régimen
convencional), surgirá como un promedio ponderado de:
1. Notas de los parciales, sin promediar exámenes desaprobados, con un peso de 70%.(*)
2. Nota resultante de las actividades de evaluación continua con un peso de 15%.
3. Nota resultante del Seminario con un peso de 15%.
(*) En caso de utilizar la instancia recuperatoria para superar el puntaje correspondiente al
parcial, se tomará en cuenta sólo la nota del recuperatorio.
Accederán a la aprobación de la asignatura, pero deberán rendir el exámen final, los alumnos
que cumplan los siguientes requisitos:
1. Aprueben cada uno de los 3 parciales o respectivos recuperatorios.
2. Aprueben TPs de laboratorio y actividades de evaluación continua.
3. Aprueben el Seminario Especial.
d) Recuperatorios de pruebas parciales:
Cada parcial tendrá una sola fecha de recuperación por lo menos a los 10 días del primer
examen. En el caso del primer parcial, se podrá optar por realizar la recuperación al final de la
cursada.
SEMINARIOS:
1. Recurso agua. Enfermedades ambientales. Malaria. Esquistosomiasis. Cáncer. 2. Energia.
Hidroeléctrica. Manejo de cuencas. Energía Nuclear. Seguridad. Fuentes alternativas.
Exploración, explotación y transporte de HCs. 3. Sustancias refractarias: plásticos y envases. 4.
Aditivos alimentarios. 5. Plaguicidas. Control biológico de plagas.
VIDEOS Y CDs:
Agua un bien precioso. El río debe vivir. Represas y manejo de cuencas. Salvemos los bosques.
Energías alternativas. Energía Nuclear. Centrales nucleares. Repositorio nuclear de Ezeiza.
Control biológico de plagas. Cáncer, drogas y venenos. PCBs, lluvia ácida, estado de la
atmósfera, radiaciones electromagnéticas, ionizantes y ruido. Disruptores endocrinos. Residuos
sólidos. Cambio climático global. Plaguicidas.
5-BIBLIOGRAFÍA:(disponible en la cátedra)
1.- Landis, WG & Ming Ho Yo (1999). Introduction to Environmental Toxicology. Impacts of
Chemicals upon Ecological Systems. 2nd ed. Lewis Publis., Boca Ratón, Florida, USA, 390 pp.
2.- Centro Panamericano de Ecología Humana y Salud. OPS. OMS (1988). Evaluación
epidemiológica de riesgo causado por agentes qcos. amb. Noriega Eds., México, 1ª ed., 727 pp.
3.- Schüürmann, G & B Markert (Eds.)(1998). Ecotoxicology. Ecological fundamentals, Chemical
exposure and Biological effects. John Wiley & Spektrum Akademischer Verlag, 900 pp.
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4.- Kendall, R, R Dickerson, J Giesy & W Suk (1998). Principles and Processes for Evaluating
Endocrine Disruption in Wildlife. SETAC Press. Pensacola, Florida, USA, 491 pp.
5.- Connell, DW, DW Hawker, MStJ Warne & PP Vowles (1997). Basic Concepts of
Environmental Chemistry. Lewis Publishers, Boca Ratón, USA, 506 pp.
6.- Casarett & Doull’s Toxicology. The Basic Science of Poisons. 6 th. Ed. (2001). McGraw-Hill,
Inc. Ed. CD Klaassen. 1236 pp.
7.- Manahan, SE (1994). Environmental Chemistry. 6th ed. Lewis Publishers, 811 pp.
8.- Olsson, PE, B Borg, B Brunström, Hakansson & Klasson-Wjehler (1998). Endocrine disrupting
substances, impairment of reprod. & develop. Swedish EPA, ElandersGolab, Stockholm, 150 pp.
9.- Kiceniuk, JW & S Ray (Eds.)(1994). Analysis of contaminants in Edible Aquatic Resour. Gral.
Considerations, Metals, Organometallics, Tainting & Organics. VCH Publish., New York, 551 pp.
10.- Newman, MC & AW McIntosh (Eds.)(1990). Metal Ecotoxicology. Concepts and applications.
Lewis Publishers, Boca Ratón, Florida, USA.
Publicaciones periódicas disponibles en la cátedra:
- AMBIO. A Journal of the human environment. Global Change News. 1986-2004.
- Chemical & Engineering News (2004).
- Ecotoxicology. Eds. Chapman & Hall, London. 1995-2000.
- Environmental Science and Technology. ACS Press. 2001-2003.
- Environmental Toxicology and Chemistry. SETAC Press. 1995-2004.
- Journal of Environmental Quality (2004).
- Marine Pollution Bulletin. Pergamon Press. 1986-1999.
Algunos sitios de Internet :
http://www.planetark.org/; http://www.epa.gov/; http://www.fda.gov/
http://www.sertox.com.ar/
http://www.google.com.ar/
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