Introducción a la Cronobiología - Facultad de Biología - Universidad ...

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO
FACULTAD DE BIOLOGÍA
NOMBRE DEL CURSO: TOPICOS SELECTOS DE BIOLOGIA I:
INTRODUCCIÓN A LA CRONOBIOLOGÍA
Profesor: Dr. Carlos Cristian Martínez Chávez
Capacidad Máxima de alumnos: 15
Carga horaria: 6 horas semana: (3 teoría y 3 práctica) 9 créditos
Lugar: Teoría y prácticas en Facultad de Biología (Salón por designar).
Horario: Lunes teoría 3hrs (14:00 a 17:00hrs) Edificio R y Miercoles practicas 3hrs
(14:00 a 17:00hrs acumulativas) Edificio R .
Resumen del programa
El curso tiene como objetivo proporcionar al alumno una dimensión del tiempo de
evolución de la vida sobre la tierra y las variables ambientales a las que ha sido expuesta
y sus adaptaciones. Además, el alumno aprenderá las bases de los relojes biológicos, sus
mecanismos de sincronización y la importancia en la vida diaria de cualquier organismo.
Esta información le servirá al alumno a tener una visión más clara sobre las diferentes
adaptaciones de la vida en la tierra y sobre la importancia de tener un mecanismo de
orden temporal en su propia fisiología.
OBJETIVO GENERAL
El alumno aprenderá los conocimientos esenciales sobre el origen y funcionamiento de
relojes biológicos así como del orden temporal que rige la vida de todo organismo. Esta
información es crucial para tener una visión integral de la biología de una especie y su
estudio.

Dr. Carlos Cristian Martínez Chávez
Profesor Investigador T. de T.C. SNI I
Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales (IIAF)
Laboratorio de Acuicultura
443 3340475 Ext. 144
UMSNH
San Juanito Itzícuaro S/N, Col San Juanito Itzícuaro C.P 58330 Tel. +52 (443) 3-34-04-75, Ext 144, Morelia, Michoacán,
México
Formación Académica:
• Facultad de Ciencias Marinas, Universidad Autónoma de Baja California Lic. Oceanología.
• Institute of Aquaculture, Stirling University, UK – Título de Doctor en Filosofía en Acuicultura y Reproducción de Peces.
• Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales, UMSNH- Postdoctorado.
Líneas de Investigación:
• Cronobiología básica y aplicada de organismos acuáticos
• Endocrinología, crecimiento y reproducción de peces
• Acuicultura
Publicaciones Recientes
• Martinez-Chavez Carlos C., Minghetti Matteo, Migaud Herve, (2008) GPR54 and rGnRH I gene expression during the onset
of puberty in Nile tilapia. Journal of General and Comparative Endocrinology 156, 224-233
• Martinez-Chavez Carlos C., Al-Khamees S., Campos-Mendoza A., Penman D. J, Migaud H. (2008) Clock Controlled
Endogenous Melatonin Rhythms in Nile Tilapia (O. niloticus niloticus) and African Catfish (C. gariepinus). Chronobiology
International 25, 1-19
• Martinez-Chavez C. C. and Migaud H. (2009) Retinal light input is required to sustain melatonin rhythms in Nile tilapia (O.
niloticus niloticus). Brain Research 1269: 61-67

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE
SAN NICOLÁS DE HIDALGO
FACULTAD DE BIOLOGÍA
NOMBRE DELCURSO: TÓPICOS SELECTOS DE BIOLOGÍA I: INTRODUCCIÓN A LA
CRONOBIOLOGÍA
GRADO EN QUE SE CURSA: a partir de 3° SEMESTRE
ÁREA ACADÉMICA: Biología celular y fisióloga
CARGA HORARIA: 6 horas: tres horas de teoría y tres de práctica.
CREDITOS: 9 créditos
FECHA DE ELABORACIÓN: Junio del 2010
FECHA DE REVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN: ENERO 2012
DURACIÓN: 84 Hrs.
PARTICIPANTES EN LA ELABORACIÓN:
Dr. Carlos Cristian Martínez Chávez
Dr. Antonio Campos Mendoza
PROGRAMA MODIFICADO POR: Dr. Carlos Cristian Martínez Chávez
PERFIL DEL PROFESOR: Biólogo, Biólogo marino o Oceanólogo con doctorado en fisiología de
organismos y áreas afines.
PARTICIPANTES EN EL DESARROLLO:
Dr. Carlos Cristian Martínez Chávez
Dr. Antonio Campos Mendoza
NÚMERO MÁXIMO DE ESTUDIANTES: Como se pretende que el curso de una formación de
calidad es importante que el instructor ofrezca atención personalizada a los estudiantes, por lo
que solo se aceptaran 15 estudiantes. Para la impartición de este curso se requiere de un aula
con posibilidades para obscurecerse, así como de equipo de proyección.

1 INTRODUCCIÓN
Desde el primer día de la vida en la tierra, los organismos han estado expuestos a la variable
ambiental más constante y confiable: el fotoperiodo (duración de horas luz y obscuridad), por
lo que no es casualidad que estos hayan evolucionado estructuras especializadas como foto-­‐
receptores (visuales y no visuales) para transformar esta señal externa en una señal biológica
(Menaker et al., 1997; Foster and Hankins, 2002; Klein, 2004). Es por esta breve pero crítica
historia que el fotoperiodo juega un papel tan importante en todos los organismos, los cuales
estructuran sus hábitos y procesos metabólicos alrededor de este (Foster y Kreistzman, 2005).
La producción de la hormona melatonina (hormona de la noche) en los organismos refleja
fielmente la duración de los periodos de obscuridad ambiental y es por medio de esta que los
organismos sincronizan sus actividades y ritmos-­‐ciclos metabólicos (relojes biológicos) para
tener un orden temporal sobre su fisiología (Gerkema, 1992).
El Curso tiene como objetivo proporcionar al alumno una dimensión del tiempo de evolución de
la vida sobre la tierra y las variables ambientales a las que ha sido expuesta y sus adaptaciones.
Además, el alumno aprenderá las bases de los relojes biológicos, sus mecanismos de
sincronización y la importancia en la vida diaria de cualquier organismo. Esta información le
servirá al alumno a tener una visión más clara sobre las diferentes adaptaciones de la vida en la
tierra y sobre la importancia de tener un mecanismo de orden temporal en su propia fisiología.
2 OBJETIVO GENERAL
El alumno aprenderá los conocimientos esenciales sobre el origen y funcionamiento de relojes
biológicos así como del orden temporal que rige la vida de todo organismo. Esta información es
crucial para tener una visión integral de la biología de una especie y su estudio.
3 CONTENIDO PROGRAMÁTICO
UNIDAD I.-­‐ Evolución y variables ambientales
Objetivo particular.-­‐ Introducir aspectos básicos de la evolución y definir los tiempos y las
variables ambientales que han acompañado a todas las formas de vida a lo largo esta.
1.1 Breve introducción: Evolución y la edad de la vida sobre la tierra.
1.2 La evolución de los órganos visuales.-­‐ de foto receptores al ojo compuesto.
1.3 Variables ambientales y su variabilidad.
10 horas
UNIDAD II.-­‐ Orden temporal y las bases de un reloj

Objetivo particular.-­‐ Definir la importancia de una organización temporal en la fisiología de los
organismos así como definir las características de cualquier reloj biológico.
2.1 Procesos fisiológicos, fenómenos de ocurrencia aleatoria.
2.2 Las bases de un reloj (periodo, frecuencia, amplitud) y definición de los procesos de
retroalimentación.
2.3 Reloj atómico vs reloj biológico.
12 horas
UNIDAD III.-­‐ Relojes biológicos y sus características.
Objetivo particular.-­‐ Definir la estructura y organización de los relojes biológicos así como las
características de cualquier reloj biológico.
3.1 Características principales de un Reloj biológico.
3.2 El modelo básico de un reloj biológico
3.3 Relojes moleculares, organización y sus efectos fisiológicos
16 horas.
UNIDAD IV.-­‐ Sincronización de relojes biológicos
Objetivo particular.-­‐ Que el estudiante comprenda como se integran las señales ambientales
(foto periodo) y se sincronizan los relojes biológicos con el medio ambiente.
4.1 Foto recepción visual y no visual
4.2 Melatonina, la hormona de la noche
4.3 Ritmos circadianos, lunares y estacionales
16 horas
UNIDAD V.-­‐ Parámetros medibles del tiempo biológico
Objetivo particular.-­‐ Que el estudiante conozca todo el tipo de variables medibles en relación a
relojes biológicos para que comprenda su importancia.
5.1 Importancia de conocer la actividad de relojes biológicos en la fisiología.
5.2 Variables directas e indirectas.
5.3 Actividad locomotora, alimentación.
12 horas
UNIDAD VI.-­‐ Cronobiología y sus aplicaciones biotecnológicas
Objetivo particular.-­‐ Que el alumno conozca el potencial de las herramientas biotecnológicas
aplicadas a aspectos prácticos de salud y producción animal.
6.1 Producción intensiva de pollo con fotoperiodo
6.2 Los peces (actividades locomotoras, migratorias y reproducción)
6.3 Humanos (Aspectos cotidianos y Aplicaciones clínicas)
12 horas

4. Metodología y desarrollo general del curso
El curso consta de tres horas de teoría y tres horas prácticas. A lo largo del curso se utilizaran
técnicas participativas según el tema, asimismo se motivará la contribución y colaboración
constante de los estudiantes.
5.-­‐ Listado de Prácticas (algunas de estas prácticas por el tiempo deberán ser llevadas acabo
en dos sesiónes)
1. El efecto de las variables ambientales (fotoperiodo) en la evolución de seres vivos. El
alumno aprenderá a través de tecnicas audiovisuales las implicaciones de haber
evolucionado en un ambiente con ciclos de luz y obscuridad.
2. Percepción visual; Organización y mecanismos de señalización.En esta práctica de
laboratorio el estudiante realizará la disección de los distintos componentes de
percepción visual en peces (ojos y sus partes) y hará ejercicios de comparación directa
entre distintas especies con habitos diferentes.
3. Percepción no visual; Organización y mecanismos de señalización.En esta práctica de
laboratorio el estudiante realizará la disección de la ventana y de la glandula pineales en
distintas especies. Correlacionara su morfología de acuerdo a el tipo de percepción no
visual y características evolutivas.
4. El ojo compuesto y su evolución.En esta sesión los estudiantes se dividirán en grupos y
generarán modelos de plastilina y materiales diversos de las distintas etapas evolutivas
que dieron lugar al ojo compuesto moderno. Al final los estudiantes harán una
presentación de cada uno de sus trabajos.

5. Visita al laboratorio de acuicultura y nutrición IIAF-­‐UMSNH; Reacciones
oscilantes.Durante esta visita el estudiante tendrá la posibilidad de trabajar en el
laboratorio con reacciones quimicas oscilantes (Briggs-­‐Rauscher) con la finalidad de
comprender las bases de un reloj biológico y como reacciones inertes tan sencillas
pueden generar fenomenos de retroalimentación.
6. Sesión de presentaciónes orales 1; Teorías sobre el orígen y función de la
melatonina.Esta sesion se utilizará para que los estudiantes mediante técnicas
audiovisuales, presentaciones que les serán asignadas con el tema anteriormente
mencionado.
7. Sesión de presentaciónes orales 2; Aplicaciones prácticas de la cronobiología.Esta
sesion se utilizará para que los estudiantes mediante técnicas audiovisuales,
presentaciones que les serán asignadas con el tema anteriormente mencionado.
8. Salida a una granja experimental de engorda intensiva de pollo; inicio de engorda.Se
programará una primera salida para conocer acerca de las aplicaciones prácticas de la
cronobiologia en la engorda de pollos a través del uso del fotoperiodo.
9. Salida a una granja experimental de engorda intensiva de pollo; Término de engorda y
evaluación. Se programará una segunda salida para evaluar el crecimiento de los pollos
en condiciones de fotoperiodo contínuo y se hará un reporte escrito.
10. Visita a la planta de producción experimental de peces blancos; control de la
reproducción con fotoperiódo.El estudiante comprenderá la tecnología de cultivo de
pez blanco de primera mano y aprenderá específicamente las biotecnologías usadas
para controlar la reproduccion y crecimiento a través de fotoperiodo en esta especie.

11. Sesión de presentaciónes orales 3; Aplicaciones clínicas de la cronobiología en
humanos y su modo de vida.Esta sesion se utilizará para que los estudiantes mediante
técnicas audiovisuales, presentaciones que les serán asignadas con el tema
anteriormente mencionado.
El curso al ser multidisciplinario será de interés general y se estimulará la participación de los
estudiantes con trabajos sobre aspectos de interés específico para ellos.
La parte teórica y parte de la práctica del curso se realizará en las instalaciones del IIAF San
Juanito en donde se organizaran por grupos para la realización de una serie de experimentos
cortos que les permitan monitorear actividades asociadas a relojes biológicos, así como tareas y
monitoreos que podrán llevarse a casa debido a que los perfiles circadianos deben ser hechos a
lo largo de 24 hrs. Además, se tiene contemplado una salida al campo para un monitoreo
circadiano en una granja de producción de peces y aves.
6. Evaluación
La evaluación del curso se hace con base en los siguientes aspectos:
Examen sobre los contenidos teóricos 30%
Tareas y exposiciones 30%
Participación en clase 20%
Práctica 20%
Las calificaciones de los cuatro aspectos a evaluar deberán ser aprobatorias para obtener el
promedio.

7. Correlación con otras materias
Este curso se relaciona como las materias disciplinarias generales para la formación del biólogo,
tales como Biología general, Métodos de Investigación, y biología celular y molecular entre
otras, por lo que se considera recomendable que el aspirante haya cubierto ya estos cursos.
Este curso se ofrece a partir del quinto semestre, debido a que requiere como antecedente de
las materias obligatorias que son la base para la comprensión y aprendizaje de conocimientos
de mayor complejidad. Asimismo está relacionada con todas aquellas materias que orientan al
estudiante de la licenciatura en Biología tanto como investigador científico como en la
aplicación práctica del conocimiento.

CALENDARIO DE ACTIVIDADES PROPUESTO
SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3
UNIDAD I UNIDAD I Y PRACTICA EN SAN
JUANITO CON PECES
UNIDAD II
SEMANA 4 SEMANA 5 SEMANA 6
UNIDAD II UNIDAD III UNIDAD III
SEMANA 7 SEMANA 8 SEMANA 9
EXAMEN I Y PRESENTACIÓNES UNIDAD IV UNIDAD IV
SEMANA 10 SEMANA 11 SEMANA 12
UNIDAD V UNIDAD V UNIDAD VI
SEMANA 13 SEMANA 14 SEMANA 15
SALIDA A GRANJA DE POLLOS Examen II PRESENTACIONES DE
PRÁCTICAS FINALES

7. Bibliografía
Falcon, J., Besseau, L., Sauzet, Sa. and Boeuf, G. (2007). Melatonin effects on the hypothalamo-­‐
pituitary axis in fish. Trends in Endocrinology and Metabolism 18, 81-­‐88.
Foster R. and Kreitzman L., (2005). Rhythms of Life. London, UK. pp.320.
Foster, R.G. and Hankins, M.W. (2002). Non-­‐rod, non-­‐cone photoreception in the vertebrates.
Progress in Retinal and Eye Research 21, 507-­‐527.
Gerkema, M.P. (1992). Biological rhythms: mechanisms and adaptative values. In: Rhythms in
Fishes, Ed. Ali, M.A., Plenum Publishing Corporation. New York, USA. pp.27-­‐61.
Klein, D.C. (2004). The 2004 Aschoff/Pittendrigh Lecture: theory of the origin of the pineal
gland-­‐A tale of conflict and resolution. Journal of Biological Rhythms 19, 264-­‐279.