Universitat Internacional de Catalunya
Biologia del Desenvolupament
Altres llengües d'impartició: anglès, castellà,
Professorat
Els dubtes es resoldran abans o després de classe. També es pot contactar amb els professors per correu electrònic:
Presentació
En aquesta assignatura estudiarem i analitzarem les bases moleculars i cel·lulars del desenvolupament embrionari d'organismes vertebrats i invertebrats utilitzats com a model per descriure i entendre el desenvolupament de l'embrió humà.
L'alumnat es familiaritzà amb les metodologies experimentals emprades en aquests models i les conclusions que construexien les teories actuals sobre la generació dels eixos embrionaris i la formació dels patrons espai-temporals de desenvolupament de teixits, així com els conceptes d'inducció, neurogènesi, organogènesi, la biologia de les cèl·lules mare i la regeneració dels teixits.
L'assignatura de Biologia del Desenvolupament contribueix als Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) de l'Agenda 2030, especialment als ODS 3, 4, 5, 9 i 10, mitjançant la comprensió dels mecanismes que regulen el desenvolupament dels organismes, la formació dels teixits i els òrgans, i les bases biològiques de les malalties congènites. Així mateix, fomenta una educació científica de qualitat, impulsa la recerca i la innovació biomèdica, promou la igualtat d'oportunitats en l'accés al coneixement i contribueix a reduir les desigualtats mitjançant el desenvolupament d'estratègies per a la prevenció, el diagnòstic i el tractament de les alteracions del desenvolupament.
Requisits previs
Coneixements bàsics sobre bioquímica, genètica, biologia cel·lular i biologia molecular.
Objectius
- Els processos bàsics del desenvolupament embrionari del models animals més coneguts.
- Els processos bàsics de la fecundació, segmentació i gastrulació en els organismes model.
- L’establiment dels eixos corporals dels principals organismes model.
- Els mecanismes del desenvolupament del sistema nerviós: la inducció neural, la generació de neurones i l’establiment de les connexions sinàptiques.
- Els elements bàsics del desenvolupament del òrgans.
- La relació de la biologia del desenvolupament i les cèl·lules mare, el càncer i els processos de regeneració.
- La utilitat del coneixement de la biologia del desenvolupament en la millora de la salut humana.
Competències/Resultats d’aprenentatge de la titulació
- CB01 - Que els estudiants hagin demostrat que posseeixen i comprenen coneixements en una àrea d'estudi que parteix de la base de l'educació secundària general, i s’acostuma a trobar en un nivell que, si bé es recolza en llibres de text avançats, inclou també alguns aspectes que impliquen coneixements procedents de l'avantguarda del seu camp d'estudi.
- CB03 - Que els estudiants tinguin la capacitat de reunir i interpretar dades rellevants (normalment dins de la seva àrea d'estudi) per emetre judicis que incloguin una reflexió sobre temes rellevants d'índole social, científica o ètica.
- CB04 - Que els estudiants puguin transmetre informació, idees, problemes i solucions a un públic tant especialitzat com no especialitzat.
- CE01 - Tenir una visió integral de l'estructura i funció de la cèl·lula, així com la comunicació intracel·lular i extracel·lular i la seva regulació a través de les principals rutes de senyalització cel·lular, en l'individu adult i en desenvolupament.
- CG01 - Reconèixer els conceptes biològics bàsics i el llenguatge propi de les ciències biomèdiques en l'estat de salut.
- CG11 - Reconèixer conceptes bàsics de diferents àmbits vinculats a les ciències biomèdiques.
- CT01 - Desenvolupar la capacitat d'organització i planificació adequades al moment.
- CT02 - Desenvolupar la capacitat per a la resolució de problemes.
- CT03 - Desenvolupar la capacitat d'anàlisi i síntesi.
- CT04 - Interpretar resultats experimentals i identificar elements consistents i inconsistents.
- CT05 - Fer servir internet com a mitjà de comunicació i com a font d'informació.
- CT06 - Saber comunicar, fer presentacions i redactar treballs científics.
- CT07 - Ser capaç de treballar en equip.
- CT08 - Raonar i avaluar les situacions i resultats des d'un punt de vista crític i constructiu.
- CT09 - Tenir la capacitat de desenvolupar habilitats en les relacions interpersonals.
- CT10 - Ser capaç de dur a terme un aprenentatge autònom.
- CT11 - Aplicar els coneixements teòrics a la pràctica.
- CT12 - Aplicar el mètode científic.
- CT13 - Reconèixer els aspectes generals i específics relacionats amb el camp de la nutrició i envelliment.
- CT14 - Respectar els drets fonamentals d'igualtat entre homes i dones, i la promoció dels drets humans i els valors propis d'una cultura de pau i de valors democràtics.
Resultats d’aprenentatge de l’assignatura
Al acabar el curs, l’alumnat ha de:
-
Comprendre els principis fonamentals de la Biologia del Desenvolupament.
-
Identificar el desenvolupament embrionari i l’organogènesi dels sistemes del cos humà, així com els mecanismes teratogènics.
-
Analitzar els mecanismes de l’especificació axial en diferents organismes model.
-
Explicar els processos de neurulació i neurogènesi.
-
Avaluar el paper de les cèl·lules mare, la regeneració i els enfocaments de la Biologia Evolutiva del Desenvolupament.
Continguts
Tema 1. Introducció a la Biologia del desenvolupament. Biologia del desenvolupament: la convergència entre la embriologia experimental i la genètica del desenvolupament.
Tema 2. Conceptes clau i la Fecundació. Processos bàsics: creixement, pattern formation i morfogènesis. Els gens del desenvolupament. Patrons bàsics del desenvolupament dels vertebrats. Fecundació, ovogènesi i espermatogènesi.
Tema 3. Especificació axial de Drosophila I y II. L’eix antero-posterior. “Efecte matern”, gradients proteics, informació posicional, mutacions. Cas bicoid. Polaritat dorso-ventral: gen dorsal i mutació dorsal. Interacció cèl·lules fol·liculars i ovòcit. Senyal dpp i patterning dorso-ventral. Segmentació: gens gap i pair-rule. Parasegments. Gens segment polarity. Gens homeòtics: diversificació i identitat dels segments. El llenguatge combinatori.
Tema 4. Especificació axial Xenopus, pollet i peix zebra.
Desenvolupament de Xenopus laevis. Fecundació i rotació cortical. Estadis. Segmentació, blàstula i gastrulació. Fate map blàstula Xenopus. L’organitzador de Spemann. El patterning del ectoderm, mesoderm i endoderm.
El desenvolupament del pollet i del peix zebra. Estadi. Segmentació, blàstula i gastrulació. El Node i la línia primitiva. Transicions EM i ME. Epibòlia. El fate map de la bàstula de pollet i peix zebra.
Tema 5. Desenvolupament dels mamífers: l’embrió de ratolí i l’humà. Estadis embrionaris i temps de desenvolupament. Segmentació i blàstula: embrió bilaminar. Fate map de la blàstula del ratolí. El desenvolupament de l’embrió humà. Segmentació i blàstula: embrió trilaminar. Gastrulació: el node i la línia primitiva. Especificació axial en mamífers. Homòlegs de l’Organitzador de Spemann en els amniotes. Eix antero-posterior. Eix esquerra-dreta. Node.
Tema 6. Neurogènesi I i II. Inducció neural. Mecanismes de neurulació: la placa neural. Especificació antero-posterior i dorso-ventral del tub nerviós. Gens Hox dels vertebrats. El tub neural, formació del cervell i vesícules cerebrals. Tipus cel·lulars i capes del cervell. Especificació neuronal i innervació. Gens proneurals dels vertebrats. Especificació de la identitat neuronal.
Tema 7. Neurogènesi III, Cresta neural i Placodes. Selecció de rutes d’innervació i dianes neuronals. Factors neurotròfics. Plasticitat sinàptica. Desenvolupament segons activitat. Derivats de la cresta neural, rutes de migració. Pluripotència, restricció i diferenciació. Placodes sensorials.
Tema 8. Organogènesi I: els somites. Estructura i desenvolupament dels somites. El model clock and wavefront de formació de somites. Notocorda i mesoderm paraaxial. Diferenciació i regionalització dels somites: dermamiotom i esclerotom. El sistema musculo-esquelètic. Miogènesis i la família MyoD. Osteogènesi.
Organogènesi II: el desenvolupament de les extremitats. Determinació del camp morfogènic de les extremitats. La cresta apical. Generació eix pròximo-distal: RA, FGFs i gens Hox. Eix antero-posterior: ZPA i Shh. Eix dorso-ventral: Wnt.
Tema 9. Cèl.lules mare i Regeneració. Definició cèl·lules mare. Pluripotència i diferenciació. Divisió asimètrica i asimètrica. Cèl·lules mare del càncer. Balanç proliferació i diferenciació. Regeneració i reprogramació, iPSCs.
Tema 10. EvoDevo. Biologia evolutiva del desenvolupament. Pont d’unió entre la biologia del desenvolupament, l’evolució i l’ecologia. Variació morfològica, la flexibilitat dels enhancers i gens codificants per proteïnes.
Metodologia i activitats formatives
Modalitat totalment presencial a l'aula
Els continguts s’impartiran utilitzant dues metodologies o activitats formatives diferents:
1. Classes magistrals – 20 hores: el professorat transmet el coneixement a tot el grup d’estudiants a l’aula.
2. Mètode del cas (MC) – 10 hores: l’alumnat, en grup, resol casos reals de la pràctica experimental que el professorat els proporcionarà aquell mateix dia. A l’aula, l’alumnat exposa les seves conclusions amb la participació activa del professorat, que pot introduir nous conceptes sempre que sigui necessari.
Sistemes i criteris d'avaluació
Modalitat totalment presencial a l'aula
-
A l’examen final s’haurà d’obtenir una nota mínima de 5 per poder fer mitjana amb les qualificacions de l’avaluació continuada (mètodes del cas).
-
Assistència a classe:
-
Es recomana l’assistència regular a les classes magistrals i als mètodes del cas.
-
L’assistència a les classes magistrals no és obligatòria, però les persones assistents s’hauran de regir per les normes que indiqui el professorat. S’anima l’alumnat a assistir a les classes o, en cas contrari, s’entén que es prepararan la classe pel seu compte per poder seguir correctament els mètodes del cas.
-
L’assistència als mètodes del cas és recomanada. Per tal de poder ser avaluat d’aquesta part de l’assignatura és obligatori assistir a un mínim de 4 sessions (de les 5) i realitzar les activitats proposades en cada sessió.
-
No hi ha examen parcial; la nota de l’avaluació continuada s’obté de la mitjana dels tests que es realitzaran al final de cada MC.
-
Els exàmens seran de tipus test amb 5 opcions, considerant que una resposta correcta suma 1 punt i penalitzant amb -0,25 cada resposta incorrecta.
-
Un 10% de les preguntes dels exàmens podran correspondre a conceptes que no apareguin a les presentacions, però que hagin estat explicats a l’aula o que estiguin inclosos a la bibliografia recomanada, així com en articles comentats o en material virtual recomanat.
-
Sistema d’avaluació:
-
Alumnat en primera convocatòria:
-
Resolució de mètodes del cas: 20%
-
Examen final: 80% (si s’han fet els MC; en cas contrari, 100%)
-
Alumnat en segona o posterior convocatòria:
-
Examen de recuperació: 100%
L’ús indegut d’aparells electrònics com ara telèfons mòbils, tauletes o ordinadors portàtils pot comportar l’expulsió de classe. S’entén per ús indegut la gravació i difusió d’imatges o àudios de l’alumnat o del professorat durant les diferents sessions, així com la utilització d’aquests aparells amb finalitats lúdiques i no educatives.
Bibliografia i recursos
GILBERT SCOTT, F. Developmental Biology. 8th-10th eds. Sinauer Massachusetts: Sinauer Associates, [www.devbio.com].
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9983/?term=GILBERT%5BAll%20Fields%5D
WOLPERT, Lewis. Principles of development. 3rd-5th editions Oxford: Oxford University Press / Current Biology Ltd.
ALBERTS et al., Molecular Biology of the Cell 4th. ed., ch. 21. Garland Science. Companion website:
LANGMAN'S. Medical Embryology, 9th Ed. Lippincott Williams & Wilkins Ed., 2004. Embriología médica. Barcelona: Panamericana