Download practica - Wikispaces
Document related concepts
Transcript
FACULTAD DE CIENCIAS Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales Asignatura: Tópicos en Biología PRÁCTICA DE LABORATORIO Efectos de la nicotina y la cafeína en el índice mitótico de las células vegetales de Allium cepa Effects of nicotine and caffeine in the index mitotic plant cells Allium cepa Presenta: Juan David Galeano Marín 71360774 Docente: María Elena Márquez Fernández Medellín, Colombia Noviembre 26 de 2016 Estudios de referencia Nicotina Allium cepa Cafeína Se han evaluado sus efectos negativos en el ciclo mitótico. Considerado un modelo experimental para evaluar la toxicidad de extractos. Se han evaluado sus efectos negativos en el ciclo mitótico. (Moyano, 2013; Silva, D.,2010; Grando, S., 2002; Schaal, C., Chellappan, SP., 2014; Kim, CS., Choi, JS., Joo, SY., Bae, EH., Ma, SK., Lee, J., Kim, SW., 2016). (Capote, A., Fundora, Z. y Pérez O., 2000; Muñoz, D. y Guerrero, N., 2012; Andrioli, N., Wulff, A. y Mudry, M., 2006; Leme y Marin, 2009). (Röper, W. 1977; Röper, W. 1975; Röper, W. 1978; Chen Y, Zhang L, Zhou Y, Geng Y, Chen Z., 2000). *Alteración del sistema visual del pez cebra. *Inhibición de diferenciación de miofibroblastos humanos. *puede inducir la progresión del ciclo celular, la angiogénesis y la metástasis de los cánceres de pulmón y de páncreas. *Apoptosis. * Disminución índice mitótico. * El efecto de diferentes reguladores del crecimiento. * Células binucleadas. * El efecto citotóxico y genotóxico de extractos naturales en células. * Malformación del huso acromático *la toxicidad del metronidazol. * Células tetraploides. Una breve descripción de la práctica… Mediante la siguiente práctica de laboratorio se busca observar los efectos biológicos de la nicotina y la cafeína en el índice mitótico de las células vegetales del tejido meristemático de la raíz de Allium cepa. Inicialmente seleccionaran quince (15) bulbos de cebolla que se sumergirán parcialmente en agua, para propiciar el crecimiento de las raíces durante cuatro (4) días. Posteriormente, se seleccionarán cinco (5) bulbos que serán expuestos en una solución de cafeína, otros cinco (5) en una solución de nicotina y los cinco (5) restantes se dejarán en sus respectivos recipientes con agua, durante cinco (2) días. Luego, se tomarán muestras de cada uno de los tres (3) tipos de preparaciones para ser observadas en el microscopio y determinar el índice mitótico en cada uno de los tres casos para luego comparar los resultados obtenidos en el caso de la cafeína, la nicotina con la preparación que sólo contiene agua. Finalmente, se establecerá si la exposición de las células a estas dos sustancias tiene algún efecto sobre su índice mitótico y cuáles son. Objetivo La práctica de laboratorio, tiene como objetivos, determinar los efectos biológicos de la nicotina y la cafeína en el índice mitótico de las células vegetales del tejido meristemático de la raíz de Allium cepa. Para luego, comparar los índices mitóticos obtenidos en cada caso (sin exposición a la cafeína y a la nicotina y con exposición a cada una de las dos sustancias) y, posteriormente, analizar los resultados obtenidos para concluir cuáles son los efectos biológicos de la nicotina y la cafeína en el índice mitótico de las células vegetales del tejido meristemático de la raíz de Allium cepa. Materiales y reactivos • • • • • • • • • • • • Microscopio electrónico 15 bulbos de Allium cepa. Porta objetos. Cubre objetos. 3 Cajas Petri Papel absorbente. Aguja de disección. Tijeras. HCl diluido. Colorante aceto-orceína. Cafeína. Nicotina. Procedimiento Se colocan los bulbos de cebolla en un recipiente con agua. Durante 4 días Se le adiciona extracto de nicotina (Ácido nicotinico). Durante 2 días Se le adiciona extracto de cafeína (“Fencafen”). Durante 2 días Continúa en agua durante 2 días (Control) Procedimiento Se toman muestras de las raíces de cada preparación para observarlas en el microscopio Se lavan con agua destilada y se ponen en una caja de petri que contiene 5mL de etanol. Después de 8 minutos se lavan de nuevo con agua destilada. Procedimiento Se toma una pequeña muestra del extremo externo de la raíz (2 a 3 mm) Se pone sobre un portaobjetos y se le adiciona una gota de aceto-orceina. Se les coloca un cubre objetos y se realiza un “squash”, con el borrador de un lápiz. Se llevan al microscopio, para observar: Células mitosis Profase Metafase Anafase Se realiza conteo para determinar: Índices Telofase Polinucleadas Tetraploides Apoptosis Resultados Cálculos • • • • • • • • • • • • Índice Mitótico (IM) Número de células en mitosis (#CM) Total de células (TC) Índice profásico (Ip) Número de células en profase (#Cp) Índice metafásico (Im) Número de células en metafase (#Cm) Índice anafásico (Ia) Número de células en anafase (#Ca) Índice telofásico (It) Número de células en telofase (#Ct) Número de células en mitosis (#CM) Comparación de los resultados obtenidos Cuestionario 1. ¿Cuáles diferencias se pueden apreciar entre las células observadas en cada fase en la preparación que solo contiene agua y la preparación que contiene extracto de nicotina? 2 ¿Cuáles diferencias se pueden apreciar entre las células observadas en cada fase en la preparación que solo contiene agua y la preparación que contiene extracto de cafeína? 3 Según las diferencias observadas en las células en cada fase entre la preparación que solo contiene agua y la que contiene extracto de nicotina, ¿cuáles son los efectos de la nicotina en el ciclo mitótico en cada fase? 4 Según las diferencias observadas en las células en cada fase entre la preparación que solo contiene agua y la que contiene extracto de cafeína, ¿cuáles son los efectos de la cafeína en el ciclo mitótico en cada fase? 5 ¿Cuáles pueden ser los efectos en la salud humana del consumo excesivo de productos que contienen cafeína? 6 ¿Cuáles pueden ser los efectos en la salud humana del consumo excesivo de productos que contienen nicotina? 7 ¿Cuáles son las razones por las que la cebolla Allium cepa es considerada como un modelo experimental efectivo para evaluar la toxicidad de extractos? 8 ¿Cuáles alteraciones puede sufrir el ciclo mitótico? 9 ¿Cuáles pueden ser los efectos en la salud humana de las alteraciones del ciclo mitótico? 10 ¿Cuáles son los puntos de control del ciclo mitótico? 11 ¿Cuáles pueden ser las consecuencias en la células si fallaran u ocurriera alguna anomalía en estos puntos de control? 12 ¿Cómo se observarían estas células en el microscopio debido a las fallas o anomalías en estos puntos de control? 13 ¿Cuáles sustancias pueden ser utilizadas para disminuir y/o revertir los efectos ocasionados por la cafeína y la nicotina? 14 Describe brevemente las características de las células en cada fase del ciclo celular 15 Explica las características de la mitosis 16 ¿En cuál o cuáles fases se encontraban la mayoría de las células? Conclusiones En el caso de la cafeína, se espera observar células binucleadas en cada una de las fases, porque la cafeína inhibe la formación del fragmoplasto o tabique de separación celular, por eso, no se produce la citocinesis y los dos núcleos permanecen separados pero dentro del mismo citoplasma. Posteriormente, si se continúa el proceso división mitótica de las células hijas los dos núcleos entran de nuevo en mitosis y se podrán observar células binucleadas en profase, metafase, anafase y telofase. En un segundo proceso de división mitótica bajo los efectos de la cafeína se espera observar células poli nucleadas. Debido a las irregularidades causadas por la cafeína, es probable que los sitios de control se activen, para evitar que las células pasen a las fases siguientes del ciclo celular o que inicien de nuevo otro ciclo y, por tanto, algunas células binucledas se queden en G0. Asimismo, se espera que el número de células en cada una de las fases disminuya con respecto a la que fue tratada sólo con agua. Conclusiones En el caso de la nicotina, considerando los estudios referenciados en la introducción, se puede esperar una disminución en el índice mitótico, es decir, un menor número de células en mitosis y en cada fase en comparación con los tejidos que no tuvo tratamiento con nicotina. Asimismo, se puede esperar un bajo crecimiento del tejido debido a la disminución en el índice mitótico y a la apoptosis provocada por la nicotina. Es probable, que en el caso de la nicotina y la cafeína, además de las células poli nucleadas, se observen células tetraploides, debido a que según los estudios referenciados, los núcleos pueden ser fusionados por los efectos de la nicotina y la cafeína. El consumo de productos que contienen cafeína y nicotina en bajas proporciones, en algunos casos pueden resultar benéficos para la salud. Sin embargo, el consumo excesivo de los mismos y a largo plazo puede resultar contraproducente, causando disfunciones en los órganos afectados e incluso se pueden manifestar en diversos tipos de cáncer. Por esta razón, es conveniente que el consumo de estos productos sea regulado. Conclusiones Esta práctica de laboratorio, si se realiza con las precauciones y elementos de protección necesarios, puede resultar motivante e interesante para los estudiantes y permitiría comprender mejor el ciclo mitótico con sus alteraciones. Además, puede resultar en una medida preventiva frente al consumo de estas sustancias y otras de carácter sicoactivo. Esto en tanto, se puede establecer una relación entre el conocimiento científico y su utilidad en la vida cotidiana. En muchas páginas web, artículos de revista, tesis, entre otros medios de información se afirma que las investigaciones realizadas sobre la relación de la cafeína y la nicotina con algunas enfermedades y diversos tipos de cáncer, no son concluyentes. Si bien es cierto, que los resultados son diversos y en ocasiones parecen contradictorios, es recomendable realizar una revisión de los mismos que tenga un enfoque desde lo molecular, pasando por lo celular e incluso a nivel de tejidos, órganos y sistemas. Esto, porque es posible encontrar que en algunas células la nicotina induce la proliferación celular de células mutadas, que inducen el cáncer y que las hace resistentes a la apoptosis (Schaal, C., Chellappan, SP., 2014). Mientras que en otro estudio se plantea que esta misma sustancia induce a la apoptosis de algunas células (Kim, CS., Choi, JS., Joo, SY., Bae, EH., Ma, SK., Lee, J., Kim, SW., 2016). A pesar que esto parece contradictorio a primera vista, se debe considerar que los estudios fueron realizados en diferentes tipos de células, en el primero se analizaron células del pulmón y páncreas, mientras que en el segundo se estudiaron células epiteliales tubulares renales. En el desarrollo de este trabajo se citan fuentes que probablemente no presentan un gran reconocimiento académico. Sin embargo, fueron estas las que en alguna medida posibilitaron realizar un rastreo más riguroso para encontrar artículos de revista que reposan en fuentes de mayor reconocimiento y cuyos autores muestran titulaciones en universidades nacionales y/o internacionales. Asimismo, algunos de los artículos no son recientes (1970 – 1978), pero el seguimiento de estos posibilitó encontrar otros más recientes. Por las razones expresadas se hace el reconocimiento de su crédito. Observaciones esperadas después del tratamiento con agua Profase Metafase Anafase Telofase Observaciones obtenidas después del tratamiento con agua Observaciones esperadas después del tratamiento con cafeína Observaciones obtenidas después del tratamiento con cafeína (extracto de café instantáneo) Observaciones obtenidas después del tratamiento con cafeína (extracto de café instantáneo) Observaciones obtenidas después del tratamiento con cafeína (Fencafen) Observaciones obtenidas después del tratamiento con nicotina (ácido nicotinico) Observaciones obtenidas después del tratamiento con nicotina (ácido nicotinico) Observaciones obtenidas después del tratamiento con nicotina (extracto de cigarrillo) Observaciones obtenidas después del tratamiento con nicotina (extracto de cigarrillo) REFERENCIAS De consulta en internet: MedlinePlus, ADAM (2015). La nicotina y el tabaco. [En línea]. Biblioteca Nacional de Medicina de los EE. UU. [Consultada en septiembre de 2016]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000953.htm. De consulta en internet: MedlinePlus, ADAM (2016). Cafeína. [En línea]. Biblioteca Nacional de Medicina de los EE. UU. [Consultada en septiembre de 2016]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/caffeine.html. De consulta en internet: MedlinePlus, ADAM (2016). La Cafeína en la dieta. [En línea]. Biblioteca Nacional de Medicina de los EE. UU. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/002445.htm De consulta en internet: MedlinePlus, ADAM (2015). Riesgos del tabaco. [En línea]. Biblioteca Nacional de Medicina de los EE. UU. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/002032.htm De consulta en internet: Lau, L. y González, F. M. (2011) Laboratorio de biología: Mitosis en meristemas vegetal. [En línea]. Universidad Latina de Panama. [Consultada en septiembre de 2016]. Disponible en: http://farmaciaulat.blogspot.com/p/mitosis-en-meristemas-vegetal.html. De consulta en internet: Romero, T. (2001). Orientaciones para el desarrollo de la Actividad 1. [En línea]. Gobierno de España. Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. [Consultada en septiembre de 2016]. Disponible en: http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud03/02_03_03_03.html. De consulta en internet: Romero, T. (2001). Actividad 1: Observación de células en mitosis. [En línea]. Gobierno de España. Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. [Consultada en septiembre de 2016]. Disponible en: http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud03/02_03_04_03.html. De consulta en internet: Capote, A., Fundora, Z. y Pérez O. (2000). Estudio de la variabilidad inducida en células y plántulas de cebolla (Allium cepa, L.) cv. Caribe-71 regeneradas in vitro [En línea]. Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical "Alejandro de Humboldt" (INIFAT). [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://tareasmedicina.blogspot.com/2010/08/mitosis-y-efectos-de-la-colchicina-y-la.html. De consulta en internet: Tareas de medicia. Blogspot (2010). Mitosis y efectos de la colchicina y la cafeína. [En línea]. No Registra Filiación. [Consultada en septiembre de 2016]. Disponible Disponible en: https://tspace.library.utoronto.ca/html/1807/23330/ba00073.html REFERENCIAS De libro: Cooper, G. M. y Hausman, R. E, (2011). La Célula. 5° edición. Madrid, España: Marbán Libros S, L. 818 p. De libro: Karp, G. (2010). Biología celular y molecular. Conceptos y Experimentos. 6° edición. México D. F:, México: Mc Graw-Hill Interamericana Editores, S. A. de C. V. 841 p. De libro: Lodish, H., Berk, A., Matsudaira, P., Kaiser, C., Krieger, M., Scott, M. P., Zipursk, S. L. y Darnell, J. (2004). Biología cellular y molecular. 5° Edición. Montevideo, Uruguay: Editorial Médica Panamericana. 1053 p. De libro: De Robertis, E. y Hib, J. (2004). Fundamentos de biología celular y molecular 4° Edición. Buenos Aíres, Argentina: Editorial El Ateneo. 454 p. De libro: Solomon, E. P., Berg, L. R. y Martin, D. W., (2013). Biología. 9° edición, México D. F., México: Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., una Compañía de Cengage Learning, Inc. 1418 p. Moyano, M., (2013). Alteraciones inducidas por la nicotina en el desarrollo del sistema visual del pez cebra. (Tesis Doctoral). Universidad de Salamanca. Instituto de neurociencias Castilla y Leon. Recuperada de: https://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&sqi=2&ved=0ahUKEwjk2JLbxnPAhWD5SYKHaaVCIMQFggzMAQ&url=http%3A%2F%2Fgredos.usal.es%2Fjspui%2Fbitstream%2F10366%2F123020%2F1%2FINCYL_Moyanotellez_alteracionesinducidasnicotinadesarrollovisualp ezcebra.pdf&usg=AFQjCNE4WwW6mPmxUZY6ooKryPPcy8Yg0A&sig2=IULyX373sITPU8O1kb7jdQ&bvm=bv.136499718,d.cWw&cad=rja De revista: Muñoz, D. y Guerrero, N. (2012). Allium test para evaluar el efecto citotóxico y genotóxico de extractos naturales en células meristemáticas de Allium cepa. Memorias, 11(19), 83-86. De revista: Andrioli, N. B., Wulff, A. F. y Mudry, M. D. (2006). Allium cepa como monitor de toxicidad y genotoxicidad de metronidazol. Theoria, 15(2), 9-16. De revista: Urteaga, F. y Lallana, V. (2005). Optimizacion de una técnica de tincion para determinacion de efectos citogeneticos en apices radicales de Allium cepa. Revista Cientifica Agropecuaria, 9(1), 6370. De revista: Grando, S. (2002). Acción de la nicotina mediada por receptores sobre la piel humana. Rev Intern Dermatol Dermocosm 2002;5:15-17 Silva, D. (2010). Efectos del condensado de humo de cigarrillo y nicotina sobre la migración y diferenciación miofibroblástica en fibroblastos gingivales humanos. (Memoria para optar al título profesional de Bioquímico). Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas. Departamento de Biología y Bioquímica Molecular. Texto completo en: www.cybertesis.uchile.cl/tesis/uchile/2010/qf-silva_di/pdfAmont/qf-silva_di.pdf REFERENCIAS De revista: Zavaleta, A. (2007). Vareniclina: Un nuevo fármaco para el tratamiento de la dependencia a la nicotina. Diagnóstico. Vol. 46. N° 3. Disponible en: http://www.fihudiagnostico.org.pe/revista/numeros/2007/jul-set/131-133.html De consulta en internet. No registra (no registra). La mitosis. [En línea]. No Registra Filiación. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://pendientedemigracion.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm#alteraciones De libro: Lacadena, J. (1996), Citogenética. 1° edición. Editorial Complutense. Madrid, España. 931 p. De consulta en internet: Röper, W. (1977). Effects of caffeine on mitotic index, mitotic aberrations and bimitosis with and without aeration. Arzneimittelforschung 1977. Jul;27(7):1380-4. [En línea]. US National Library of Medicine. National Institutes of Health. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/578457# De consulta en internet: Röper, W. (1978). The effects of pemoline on nuclear fusion, karyokinesis, and cytokinesis in caffeine treated cells. Arzneimittelforschung. 1978;28 (6):949-52. [En línea]. US National Library of Medicine. National Institutes of Health. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/582003 De consulta en internet: Röper, W. (1975). Antagonistic effects of pemoline to colchicine and caffeine. Experientia. 1975 Oct 15;31(10):1200-2.. [En línea]. US National Library of Medicine. National Institutes of Health. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1204741 De consulta en internet: Chen Y, Zhang L, Zhou Y, Geng Y, Chen Z. (2000). Inducing somatic meiosis-like reduction at high frequency by caffeine in root-tip cells of Vicia faba. Mutat Res. 2000 Jul 20;452(1):67-72. [En línea]. US National Library of Medicine. National Institutes of Health. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10894892 De consulta en internet: Kim, CS., Choi, JS., Joo, SY., Bae, EH., Ma, SK., Lee, J., Kim, SW. (2016). Nicotine-Induced Apoptosis in Human Renal Proximal Tubular Epithelial Cells. PLoS One. 2016 Mar 30;11(3):e0152591. doi: 10.1371/journal.pone.0152591. eCollection 2016. [En línea]. US National Library of Medicine. National Institutes of Health. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27028622 De consulta en internet: Schaal, C., Chellappan, SP. (2014). Nicotine-mediated cell proliferation and tumor progression in smoking-related cancers. Mol Cancer Res. 2014 Jan;12(1):14-23. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-130541. Epub 2014 Jan 7. [En línea]. US National Library of Medicine. National Institutes of Health. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24398389. De consulta en internet: Hernández, P. y Carvajal, A. (2009). Lección 3.2.2 Cuantificación celular. [En línea]. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/203024/2013/203024/leccin_322_cuantificacin_celular.html BIBLIOGRAFÍA: Para las imágenes que aparecen en esta presentación De consulta en internet: No registra (2010). Nicotina. Composición y estructura de la nicotina. [En línea]. http://quimicanicotina.blogspot.com.co/2010/11/estructura-y-propiedades-de-la-nicotina_11.html 123RF. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: De consulta en internet: Greanggrai Hommalai (No registra). Foto de archivo - estructura de la molécula del cafeína (modelo atómico) con el grano de café alinear palabra en el fondo de madera. [En línea]. 123RF. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://es.123rf.com/photo_40046515_estructura-de-la-molecula-del-cafeina-modelo-atomico-con-el-grano-decafe-alinear-palabra-en-el-fond.html De consulta en internet: Greanggrai Hommalai (No registra). Estructura molecular de la nicotina. [En línea]. Dreamstime. [Consultada en noviembre https://es.dreamstime.com/foto-de-archivo-estructura-molecular-de-la-nicotina-image54756068 de 2016]. Disponible en: De consulta en internet: Saludalia. (No registra). Composición del tabaco. [En línea]. Saludalia. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://www.saludalia.com/tabaquismo/composiciondel-tabaco De consulta en internet: Cargenio. (2010). Efectos beneficiosos de la nicotina. [En línea]. No https://envezdelpsiquiatra.wordpress.com/2010/01/17/efectos-beneficiosos-de-la-nicotina/ registra. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: De consulta en internet: No registra. (2013). Práctica. Física y Química. N15. E. Nicotina y composición centesimal. 2013. [En línea]. No registra. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://estudiopedia.org/index.php?title=Pr%C3%A1ctica._F%C3%ADsica_y_Qu%C3%ADmica._N15._E._Nicotina_y_composici%C3%B3n_centesimal._2013 De consulta en internet: Hoy digital. (2014). Sanidad ordena la retirada de un lote de chicles 'Nicorette' con exceso de nicotina. [En línea]. Hoy digital. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://www.hoy.es/20081211/sociedad/sanidad-ordena-retirada-lote-20081211.html De consulta en internet: SfarmaDroguerías. (No registra). Fencafen 100 mg 20 tabletas. [En línea]. Sfarmadrguerías. [Consultada http://www.sfarmadroguerias.com/analgesicos/1506-fencafen-100-mg-20-tabletas-sfarma-droguerias-drogueria-bogota.html en noviembre de 2016]. De consulta en internet: Multipino. (2009). La nicotina (insecticida). [En línea]. Multipino. [Consultada en noviembre de 2016]. Disponible en: http://www.multipino.es/offer343503.html Disponible en: