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 UNIDAD I

SEMANA 2

SEMANA 3

UNIDAD I Y PRACTICA EN SAN UNIDAD II JUANITO CON PECES SEMANA 4

UNIDAD II SEMANA 7

SEMANA 5 UNIDAD III SEMANA 8

EXAMEN I Y PRESENTACIÓNES UNIDAD IV SEMANA 10 UNIDAD V SEMANA 13 SALIDA A GRANJA DE POLLOS

SEMANA 11 UNIDAD V SEMANA 14 Examen II

SEMANA 6 UNIDAD III SEMANA 9 UNIDAD IV SEMANA 12 UNIDAD VI SEMANA 15 PRESENTACIONES PRÁCTICAS FINALES

DE

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.