Universitat Internacional de Catalunya
Biología del Desarrollo
Otras lenguas de impartición: inglés, castellano,
Profesorado
Las dudas se resuelven antes o después de clase. También puede contactarse a los profesores por email:
abanon@uic.es
Presentación
En esta asignatura se estudiarán y analizarán las bases celulares y moleculares del desarrollo embrionario de organismos vertebrados e invertebrados utilizados como modelo para describir y entender el desarrollo del embrión humano.
El alumnado se familiarizará con las metodologías experimentales utilizadas en estos modelos y las conclusiones que consntruyen las teorías actuales sobre la generación de los ejes embrionarios y la formación de los patrones espacio-temporales del desarrollo de tejidos, así como los conceptos de inducción, neurogénesis y organogénesis, la biología de las células madre y la regeneración de los tejidos.
La asignatura de Biología del Desarrollo contribuye a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030, particularmente a los ODS 3, 4, 5, 9 y 10, mediante la comprensión de los mecanismos que regulan el desarrollo de los organismos, la formación de los tejidos y órganos, y las bases biológicas de las enfermedades congénitas. Asimismo, fomenta la educación científica de calidad, impulsa la investigación e innovación biomédica, promueve la igualdad de oportunidades en el acceso al conocimiento y contribuye a reducir las desigualdades mediante el desarrollo de estrategias para la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de alteraciones del desarrollo.
Requisitos previos
Conocimientos básicos sobre bioquímica, genética, biología celular y biología molecular.
Objetivos
- Los procesos básicos del desarrollo embrionario de los modelos animales más conocidos.
- Los procesos básicos de la fecundación, segmentación y gastrulación en los organismos modelo.
- El establecimiento de los ejes corporales de los principales organismos modelo.
- Los mecanismos del desarrollo del sistema nervioso: la inducción neural, la generación de neuronas y el establecimiento de las conexiones sinápticas.
- Los elementos básicos del desarrollo de los órganos.
- La relación entre la Biología del Desarrollo y las células madre, el cáncer y procesos de regeneración.
- La utilidad del conocimiento de la biología del desarrollo en la mejora de la salud humana.
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
- CB01 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
- CB03 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
- CB04 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
- CE01 - Tener una visión integral de la estructura y función de la célula, así como la comunicación intra y extracelular y su regulación a través de las principales rutas de señalización celular, en el individuo adulto y en desarrollo.
- CG01 - Reconocer los conceptos biológicos básicos y el lenguaje propio de las ciencias biomédicas en el estado de salud.
- CG11 - Reconocer conceptos básicos de diferentes ámbitos vinculados a las ciencias biomédicas.
- CT01 - Desarrollar la capacidad de organización y planificación adecuadas al momento.
- CT02 - Desarrollar la capacidad para la resolución de problemas.
- CT03 - Desarrollar la capacidad de análisis y síntesis.
- CT04 - Interpretar resultados experimentales e identificar elementos consistentes e inconsistentes.
- CT05 - Usar internet como medio de comunicación y como fuente de información.
- CT06 - Saber comunicar, hacer presentaciones y redactar trabajos científicos.
- CT07 - Ser capaz de trabajar en equipo.
- CT08 - Razonar y evaluar las situaciones y resultados desde un punto de vista crítico y constructivo.
- CT09 - Tener la capacidad de desarrollar habilidades en las relaciones interpersonales.
- CT10 - Ser capaz de llevar a cabo un aprendizaje autónomo.
- CT11 - Aplicar los conocimientos teóricos a la práctica.
- CT12 - Aplicar el método científico.
- CT13 - Reconocer los aspectos generales y específicos relacionados con el campo de la nutrición y envejecimiento.
- CT14 - Respetar los derechos fundamentales de igualdad entre hombres y mujeres, y la promoción de los derechos humanos y los valores propios de una cultura de paz y de valores democráticos.
Resultados de aprendizaje de la asignatura
Al acabar el curso, el alumnado debe:
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Comprender los principios fundamentales de la Biología del Desarrollo.
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Identificar el desarrollo embrionario y la organogénesis de los aparatos y sistemas del cuerpo humano, así como los mecanismos teratogénicos.
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Analizar los mecanismos de especificación axial en distintos organismos modelo.
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Explicar los procesos de neurulación y neurogénesis.
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Evaluar el papel de las células madre, la regeneración y los enfoques de la Biología Evolutiva del Desarrollo.
Contenidos
Tema 1. Introducción a la Biología del desarrollo. Biología del desarrollo: la convergencia entre la embriología experimental y la genética del desarrollo.
Tema 2. Conceptos clave y la Fecundación. Procesos básicos: crecimiento, pattern formation y morfogénesis. Genes del desarrollo. Patrones básicos del desarrollo de los vertebrados. Fecundación, ovogénesis y espermatogénesis.
Tema 3. Especificación axial Drosophila I y II. Eje antero-posterior. “efecto materno”, gradientes proteicos, información posicional, mutaciones. Caso bicoid. Polaridad dorso-ventral: gen dorsal y mutación dorsal. Interacción células foliculares y ovocito. Señal Dpp y patterning dorso-ventral. Segmentación: gap y pair-rule. Parasegmentos. Genes segment polarity. Genes homeóticos: diversificación e identidad de los segmentos. El lenguaje combiantorio.
Tema 4. Especificación axial Xenopus, pollo y pez zebra. Desarrollo Xenopus laevis. Fecundación y rotación cortical. Estadios. Segmentación, blástula y gastrulación. Fate map blástula Xenopus. El organizador de Spemann. El patterning del ectodermo, mesodermo y endodermo. El desarrollo del pollo y del pez zebra. Estadios. Segmentación, blástula y gastrulación. El nodo y la línea primitiva. Transiciones EM y ME. Epibolia. El fate map de la blástula del pollo y del pez zebra.
Tema 5. Desarrollo de los mamíferos: el embrión del ratón y humano. Estadios embrionarios y tiempo de desarrollo. Segmentación y blástula: embrión bilaminar. Mapa de destino (fate map) de la blástula del ratón. El desarrollo del embrión humano. Segmentación y blástula: embrión trilaminar. Gastrulación: el nodo y la línea primitiva. Especificación axial mamíferos. Homólogos del organizador de Spemann en los amniotas. Eje antero-posterior. Eje izquierda-derecha. Nodo.
Tema 6. Neurogénesis I y II. Inducción neural. Mecanismos de neurulación: la placa neural. Especificación antero-posterior y dorso-ventral del tubo nervioso. Genes Hox de los vertebrados. El tubo neural, formación del cerebro y vesículas cerebrales. Tipos celulares y capas del cerebro. Especificación neuronal y innervación. Genes proneurales de los vertebrados. Especificación identidad neuronal.
Tema 7. Neurogénesis III, Cresta neural y Placodas. Selección rutas de innervación y dianas neuronales. Factores neurotróficos. Plasticidad sináptica. Desarrollo según actividad. Derivados cresta neural, rutas de migración. Pluripotencia, restricción y diferenciación. Placodas sensoriales.
Tema 8. Organogénesis I: las somitas. Estructura y desarrollo somitas. El modelo clock and wavefront de formación de somitas. Notocorda y mesodermo paraxial. Diferenciación y regionalización de los somitas: dermamiotomo y esclerotomo. El sistema muscolo-esquelético. Miogénesis y la familia MyoD. Osteogénesis.
Organogénesis II: el desarrollo de las extremidades. Determinación del campo morfogénico de las extremidades. La cresta apical. Generación eje próximo-distal: Á. retinoico, FGFs y genes Hox. Eje antero-posterior: ZPA y Shh. Eje dorso-ventral: Wnt.
Tema 9. Células madre y Regeneración. Definición células madre. Pluripotencia y diferenciación. División simétrica y asimétrica. Células madre del cáncer. Balance proliferación y diferenciación. Regeneración y reprogramación, iPSCs.
Tema 10. EvoDevo. Biología evolutiva del desarrollo. Puente de unión entre la biología del desarrollo, la evolución y la ecología. Variación morfológica, la flexibilidad de los enhancers y genes codificantes de proteínas.
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
Los contenidos se impartirán utilizando dos metodologías o actividades formativas diferentes:
1. Clases magistrales – 20 horas: el profesorado transmite el conocimiento en un aula a todo el grupo de estudiantes.
2. Método del caso (MC) – 10 horas: el alumnado, en grupo, resuelve casos reales de la práctica experimental que le serán proporcionados en ese día por el profesorado. En el aula, el alumnado expone sus conclusiones con la participación activa del profesorado, que puede introducir nuevos conceptos siempre que sea necesario.
Sistemas y criterios de evaluación
Modalidad totalmente presencial en el aula
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En el examen final se deberá obtener un 5 de nota mínima para poder hacer media con las notas de evaluación continuada (métodos del caso).
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Asistencia a clase:
- Se recomienda la asistencia regular a las clases magistrales y métodos del caso.
- La asistencia a las clases magistrales no es obligatoria, pero los asistentes se tendrán que regir por las normas que indiquen los profesores. Se anima al alumnado a asistir a las clases o de otra forma se entiende que se prepararán la clase por su cuenta para poder seguir los métodos del caso.
- La asistencia a métodos del caso es recomendada. Para poder ser evaluado de esta parte de la asignatura es obligatorio asistir a un mínimo de 4sesiones (de las 5) y realizar las actividades propuestas en la sesión.
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No hay examen parcial, la nota de la evaluación continuada surge de la media de los tests que se realizarán al final de cada MC.
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Los exámenes serán de tipo test con 5 opciones, considerando que una correcta suma 1 punto y penalizando -0,25 por cada pregunta mal contestada.
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Un 10% de las preguntas de los exámenes podrían ser de conceptos que no aparezcan en las presentaciones, pero que sí se hayan explicado en el aula o que estén presentes en la bibliografía recomendada, así como en artículos discutidos o material virtual recomendado.
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Sistema de evaluación:
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Alumnos en primera convocatoria:
Resolución de métodos del caso: 20%
Examen final: 80% (si se han hecho los MCs, sinó 100%)
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Alumnos en segunda o posterior convocatoria:
Examen de recuperación: 100%
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El uso indebido de aparatos electrónicos como móviles, tablets u ordenadores portátiles puede comportar la expulsión de clase. Como uso indebido se entiende la grabación y difusión tanto del alumnado o profesorado durante las diferentes lecciones, así como el uso de estos aparatos con fines lúdicos y no educativos.
Bibliografía y 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