Corso Integrato di Anatomia Comparata e Biologia dello Sviluppo (12 CFU)

Modulo di

BIOLOGIA DELLO SVILUPPO

6 CFU

Prof. Sandra Moreno

sandra.moreno@uniroma3.it

Info generali Lezioni, esercitazioni, esami

• Durata prevista del corso:

05.10.15 – metà gennaio 2017

• Lezioni: • Mercoledì ore 16-18

• Venerdì, ore 14-16

• Esercitazioni: • A partire da Novembre

• 4 esercitazioni al microscopio di 2h ciascuna

(1 alla settimana, turni da definire)

• Esonero scritto: Seconda metà di gennaio

• Esami orali: Appelli da definire

N.B. dal 11 al 21 novembre non ci sarà

lezione!

Info generali ricevimento studenti

• Orario di ricevimento durante lo svolgimento del corso: – Al termine della lezione, in aula

– Altri giorni e orari, su appuntamento

• Orario di ricevimento dopo lo svolgimento del corso: – Lunedì ore 10-12, Lab. 3.7

– Mercoledì ore 10-12, Lab. 3.7

– Altri giorni e orari, su appuntamento

Info generali propedeuticità formali e culturali

• Citologia ed Istologia

• Nozioni di base di fisica, chimica, geometria …

Obiettivi generali del corso

• Comprendere come si sviluppa un organismo pluricellulare, dal concepimento alla nascita, al suo sviluppo post-natale

• Acquisire le basi per la comprensione dei meccanismi molecolari che regolano il differenziamento e la morfogenesi

• Riconoscere in preparati microscopici i diversi stadi embriologici di alcuni invertebrati e vertebrati

Stadi dello sviluppo

Info generali modalità di svolgimento dell’esame

• Esame orale

• Esonero scritto alla fine del corso: • In caso di successo (esito > 18/30), l’esame viene

verbalizzato dopo il superamento dell’esame di Anatomia Comparata.

• In caso di insuccesso (esito <18/30), l’esame orale potrà essere sostenuto in qualsiasi appello.

N.B. La prova scritta ha anche un significato di verifica, poiché, indipendentemente dal risultato, i compiti corretti saranno a disposizione per eventuali chiarimenti

In cosa consisterà l’esonero?

• L’esonero consterà di tre quesiti: – Una domanda “aperta” alla quale rispondere in maniera

esauriente, avvalendosi eventualmente di schemi o disegni

– Una serie di tre parole chiave, da utilizzare per comporre un testo focalizzato sull’argomento cui le parole si riferiscono

– Un’immagine da commentare, spiegando a cosa si riferisce e indicando con frecce e richiami le strutture illustrate.

• Il tempo a disposizione sarà di 1h.

Embriologia o Biologia dello Sviluppo???

• L’embriologia classica descrive la serie di eventi che definiscono lo sviluppo embrionale (approccio anatomico e istologico)

• L’embriologia sperimentale si focalizza sullo studio degli effetti prodotti da manipolazioni sull’embrione (approccio anatomico, microscopico e fisiologico)

• La biologia dello sviluppo si interessa dell’intero processo ontogenetico degli organismi (approccio molecolare, cellulare, anatomico, fisiologico etc.)

Embriologia descrittiva (approccio anatomico/istologico)

Medicina Ecologia

Biologia molecolare Biochimica

Genetica Fisiologia

Biologia dello Sviluppo (sviluppo pre- e post-natale,

invecchiamento e patologie età-correlate)

Programma del corso

• Da una singola cellula a un organismo pluricellulare. Modelli di studio.

• Spermatogenesi e oogenesi nei vertebrati. Struttura dello spermatozoo e dell’uovo maturo.

• Fecondazione interna ed esterna. Riconoscimento a distanza e per contatto.

• Generalità sullo sviluppo animale: segmentazione, gastrulazione, organogenesi. I tre foglietti embrionali. Protostomi e deuterostomi.

• Prime fasi di sviluppo di alcuni invertebrati: nematodi, insetti, echinodermi.

• Sviluppo di cordati: tunicati, cefalocordati, anfibi, pesci, uccelli, mammiferi.

Programma del corso

• Gli annessi embrionali: amnios, corion, allantoide e sacco del tuorlo. La placenta.

• Differenziamento e morfogenesi

• Cenni di organogenesi: l’ectoderma e il destino delle sue varie porzioni; il mesoderma e il destino delle regioni in cui è suddiviso; l’endoderma e gli organi da esso derivati.

• Biologia dello sviluppo dei vegetali: principali fasi ontogenetiche e rigenerazione di parti perdute.

• Differenziamento e morfogenesi. La pluripotenza delle cellule staminali embrionali e la potenzialità delle cellule staminali dell’adulto. La clonazione.

Libri di testo consigliati

• Gilbert: “Biologia dello Sviluppo”, Zanichelli, IV Edizione

• Andreuccetti et al.:“Biologia dello Sviluppo”, McGraw-Hill

• Giudice et al.: “Biologia dello Sviluppo”, Edises

• Le Moigne, Foucrier: “Biologia dello Sviluppo”, Edises

• Franquinet, Foucrier: “Atlante di Embriologia Descrittiva”, Edises

Siti utili: • http://www.sdbonline.org • http://8e.devbio.com/index.php • http://www.bu.edu/histology/m/index.htm

EMBRIOLOGIA lo studio dell’embrione

UOVO FECONDATO

ESSERE PLURICELLULARE

Embrione: organismo che si sviluppa, a partire dalla fecondazione fino alla nascita

CENNI STORICI l’approccio anatomico: i primordi

• Aristotele (IV sec. a.C.): le prime osservazioni sul pollo

• William Harvey (XVII sec.): “ex ovo omnia”

• Antoni van Leeuwenhoek (XVII sec.): gli spermatozoi al microscopio

Epigenesi o preformismo? • I sostenitori dell’epigenesi

ritenevano che la formazione degli organi avvenisse de novo

• Spermisti e ovisti sostenevano che all’interno dei gameti fosse preformato un “homunculus”

CENNI STORICI l’approccio evoluzionistico

Charles Darwin:

“ON THE ORIGIN OF SPECIES” (1859)

“…Community of embryonic

structure reveals community

of descent.”

“Embryology rises greatly in interest, when we look at the embryo as a picture, more or less obscured, of the progenitor, either in its class or larval state, of all the members of the same great class.”

CENNI STORICI l’approccio embriologico-comparato

Karl Ernst von Baer (1792-1876)

Embrioni di vertebrati

Ontogenesi e Filogenesi LEGGI DI VON BAER

• Nell’embrione le caratteristiche generali compaiono più precocemente di quelle specifiche.

• I caratteri meno generali si sviluppano da quelli più generali.

• L’embrione di una specie più evoluta assomiglia all’embrione di specie meno evolute, piuttosto che all’adulto.

Ontogenesi: sviluppo dell’organismo Filogenesi: storia evolutiva della specie • Lo sviluppo è un processo tendenzialmente

conservativo e le variazioni si risolvono spesso in un fallimento.

• L’ontogenesi ripercorre tappe dello sviluppo di forme ancestrali, per cui compaiono abbozzi di strutture che non raggiungono la maturità.

Ernst Haeckel (1834-1919)

“L’ONTOGENESI RICAPITOLA LA FILOGENESI”

CENNI STORICI l’approccio embriologico-comparato

• Pander (1820): Pattern di sviluppo comune a tutti i Vertebrati che prevede la formazione di tre strati o foglietti : – Ectoderma (epidermide, tessuto nervoso) – Mesoderma (tessuti connettivi, tessuto muscolare, sistema urogenitale) – Endoderma (intestino e ghiandole connesse, sistema respiratorio)

• Gli organi hanno derivazione costante

HOMOLOGY “The same organ in all its varieties of

form” vs.

ANALOGY “Forms similar due to same function”

Sir Richard Owen

CENNI STORICI l’approccio sperimentale

EMBRIOLOGIA SPERIMENTALE (primi ‘900)

• Driesch (sviluppo regolativo)

• Wilson (informazione materna)

• Morgan (teoria del gene)

• Spemann e Mangold (organizzatore)

CENNI STORICI l’approccio molecolare

EMBRIOLOGIA MOLECOLARE (1980-oggi)

• Brenner (Caenorhabditis elegans)

• Lewis, Wieschhaus, Nusslein-Volhard

(geni dello sviluppo in Drosophila)

• Levi-Montalcini (neurotrofine)

• Le Douarin (chimere, creste neurali)

• Boncinelli (geni omeotici nei Vertebrati)

Organismi modello

• Scelta di organismi adatti (motivazioni teorico-pratiche)

• Analisi dettagliata dei meccanismi molecolari di un

processo di sviluppo

• Integrazione delle informazioni derivanti da più modelli

(in vivo e in vitro)

• Formulazione di schemi generali di sviluppo

Facciamo qualche esempio…

• Drosophila melanogaster cascata genica di sviluppo dell’asse AP sviluppo del cervello dei mammiferi

• C. elegans apoptosi sviluppo dell’arto, del sistema nervoso, del sistema immunitario dei mammiferi

Organismi modello

Organismi modello

Organismi modello