Llicenciatura en Biologia (3361)

Biologia del Desenvolupament(12320) 

IDENTIFICACIÓ DE L’ASSIGNATURA

L’assignatura Biologia del Desenvolupament és una matèria obligatòria del currículum de Biologia. Consta de 3 crèdits teòrics i d’1,5 crèdits pràctics.

COORDINACIÓ I PROFESSORAT

Personal docent: Fernando Giráldez (catedràtic), Berta Alsina (professora ajudant) i Cristina Pujades (investigadora Ramón y Cajal).
Coordinació i classes teòriques: Fernando Giráldez.
Pràctiques de laboratori: Berta Alsina.
Seminaris de discussió de treballs científics: Cristina Pujades.

OBJECTIUS GENERALS

L’objectiu d’aquesta assignatura és conèixer les bases moleculars del desenvolupament embrionari dels organismes vertebrats. S’analitzaran els processos del desenvolupament en diferents espècies animals, per tal de familiaritzar l’alumne amb els models experimentals i les teories actuals sobre la generació dels eixos embrionaris, patrons espacio-temporals, inducció, neurogènesi i organogènesi.  

AVALUACIÓ DE L’APRENENTATGE

L’avaluació del rendiment acadèmic es farà segons el barem següent (sobre un total de 10 punts):
Prova d’elecció múltiple......4
Prova escrita.....................4
Treball de pràctiques..........1
Assaig i presentació oral....1
Qualsevol tipus de còpia en qualsevol dels apartats d’avaluació implica la no-superació de l’assignatura.

TEMARI TEÒRIC

Tema 1. Gens, molècules i embrions

De l’embriologia a la biologia molecular del desenvolupament: la convergència de la genètica i l’embriologia experimental. Els processos bàsics del desenvolupament: creixement, especificació regional ( pattern formation) i morfogènesi. Especificació i diferenciació cel·lular.

Tema 2. Les etapes del desenvolupament en diferents espècies

Estadis embrionaris i temps de desenvolupament embrionari. Segmentació, gastrulació i organogènesi.

Tema 3. Del zigot a la blàstula (I)

La fecundació: bases moleculars del reconeixement gamètic i l’activació de l’òvul. Fusió del material genètic. La senyalització intracel·lular de la iniciació de les respostes zigòtiques.

Tema 4. Del zigot a la blàstula (II)

Determinants citoplàsmics: l’exemple de Xenopus. Variants de la segmentació en diferents espècies. La segmentació holoblàstica i rotacional en els mamífers. La blàstula. La compactació i la formació de la massa cel·lular interna (ICM) dels mamífers.

Tema 5. La gastrulació

Formació de l’embrió trilaminar. Els mecanismes de gastrulació: diferents estratègies amb similar resultat. La determinació axial i els mapes presumptius.

Tema 6. Els gens de l’especificació axial (I)

L’exemple de la Drosophila: l’“efecte matern” i els gradients proteics. La polaritat antero-posterior. Gradients i “informació posicional”. El cas de bicoid. Bases moleculars dels organitzadors anterior, posterior i terminal.

Tema 7. Els gens de l’especificació axial (II)

L’exemple de la Drosophila: els gens de la segmentació: Gens gap, pair-rule i segment polarity. Els gens selectors homeòtics: la diversificació i la identitat segmentària. El llenguatge combinatori.

Tema 8. La gastrulació i l’especificació axial en els vertebrats (I)

L’experiment de Spemann i Mangold (1924) i l’organitzador de Spemann. Gens per a l’organitzador: l’exemple de goosecoid. La determinació de l’“organitzador”, el centre de Nieuwkoop i els seus gens. El model molecular d’inducció en el Xenopus.

Tema 9. La gastrulació i l’especificació axial en els vertebrats (II)

La gastrulació en les aus. La gastrulació en els mamífers. Homòlegs de l’organitzador de Spemann. El nòdul de Hensen. Els gens del nòdul.La generació de l’eix antero-posterior. Bases moleculars de l’especificació de l’eix esquerra-dreta.

Tema 10. La neurulació en els vertebrats

La inducció neural. Mecanismes de la neurulació: la placa neural. L’origen de la placa basal. Especificació antero-posterior i dorso-ventral del tub nerviós. Els gens de l’especificació regional.

Tema 11. Els gens Hox dels vertebrats

Estructura i classificació dels gens Hox dels vertebrats. Patrons d’expressió. L’exemple de la segmentació rombomèrica.

Tema 12.Neurogènesi i desenvolupament del sistema nerviós (I)

Diferenciació del tub neural. La formació del cervell i les vesícules cerebrals. Els prosomers. Arquitectura cel·lular: la generació dels tipus cel·lulars i les capes del cervell.

Tema 13. Neurogènesi i desenvolupament del sistema nerviós (II)

La cresta neural. Derivats de la cresta neural. Migració de les cèl·lules de la cresta neural. Pluripotencialitat, restricció i diferenciació. Derivats dels arcs faringis. Mutacions.

Tema 14. Neurogènesi i desenvolupament del sistema nerviós (III)

Especificació neuronal i inervació. Selecció de les rutes d’inervació i les dianes neuronals. Molècules guia. Els factors neurotròfics en el desenvolupament embrionari. Selecció de les dianes d’activitat neuronal: plasticitat sinàptica.

Tema 15. La inducció “secundària”

Gens, inducció, competència i determinació. Els placodes embrionaris: un pla comú? Diversificació placodial. El placode del cristal·lí. El placode òtic. El placode nasal. Els placodes neurogènics.

Tema 16. Els òrgans dels sentits

El model dels receptors sensorials de l’ala de la Drosophila: establiment de patrons d’espaiament i dels destins cel·lulars. Els gens proneurals i neurogènics. L’ull de la Drosophila . El desenvolupament de la retina. El desenvolupament de l’oïda.

Tema 17. La pota de les aus

La determinació del camp morfogenètic de l’extremitat. La cresta apical. La generació de l’eix pròxim-distal: fgfs i gens Hox. ZPA i sonic hedgehog: l’especificació de l’eix antero-posterior. L’àcid retinoic. Wnt i l’eix dorso-ventral.

Tema 18. La formació dels òrgans (I)

Estructura i desenvolupament dels somites. El rellotge de generació dels somites. Notocordi i mesoderma paraaxial. Diferenciació i regionalització dels somites: dermomiòtom i escleròtom. El sistema múscul esquelètic. Miogènesi i la família MyoD. Osteogènesi.

Tema 19. La formació dels òrgans (II)

El sistema càrdio-respiratori. Especificació del mesoderma càrdio-gènic. Formació, fusió i rotació dels esbossos cardíacs. Els gens de l’especificació bilateral: angiogènesi. Fgfs, VEGF. Hematopoesi. Desenvolupament del sistema respiratori.

Tema 20. La formació dels òrgans (III)

Els sistemes digestiu i uro-genital. Desenvolupament del fetge i del pàncrees. El ronyó: pronefres, mesonefres i metanefres. Interaccions epitelio-mesenquimals. Inducció recíproca: el  model molecular de la formació de la nefrona. El desenvolupament de les gònades. Les cèl·lules germinals. La determinació sexual.

Tema 21. Teratologia i malformacions congènites

Malformacions congènites. Factors teratogènics. Factors infecciosos. Radiacions. Agents químics. Patologies maternals. Malformacions genètiques i hereditàries.

Tema 22. Desenvolupament embrionari, regeneració i càncer

La regeneració epimòrfica dels amfibis. La història dels protooncogens. La història dels gens trk. La transició epitelio-mesènquima. Regeneració cel·lular. Les cèl·lules mare en la medicina.

PRÀCTIQUES DE LABORATORI

Pràctica 1
Estudi de la migració de la cresta neural mitjançant immunodetecció de HNK1/Leu-7 en l'embrió complet ( whole-mount immunochemistry).

Pràctica 2
Detecció i expressió ectòpica d'un gen pair-rule en l'embrió de Drosophila. Especificació axial dels discos imaginals de Drosophila.

SEMINARIS I TREBALLS AMB ORDINADOR

1. Del zigot a la blàstula.
2. Gastrulació (ordinador).
3. Especificació axial.
4. Neurogènesi(ordinador).
5. Organogènesi.
Els seminaris consistiran en la resolució de problemes i en la discussió de treballs científics relacionats amb els blocs temàtics indicats en cadascun d’ells.

ASSAIG I PRESENTACIÓ ORAL

Els estudiants, distribuïts en grups de dos alumnes, escolliran un treball científic actual, relacionat amb la biologia del desenvolupament. Cada estudiant elaborarà un assaig no superior a una pàgina, amb text, referències i figures incloses, i desenvoluparà una presentació oral de 10 minuts. La proposta i l’aprovació del tema serà abans de la setmana 8 i l’entrega dels assajos i la presentació oral, durant les setmanes 9 i 10.

BIBLIOGRAFIA

ALBERTS i d’altres. Biología molecular de la célula. 3a. ed. Capítol 21. Barcelona: Omega SA, 1996.
WOLPERT, Lewis. Principles of development. Oxford: Oxford University Press / Current Biology Ltd., 1998.
Bibliografia complementària
GILBERT SCOTT, F. Sinauer developmental biology.  6a. ed. Massachusetts: Sinauer Associates, 2000.