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Grado en Biología

Guía docente de la asignatura

BIOLOGÍA DEL DESARROLLO

Curso 2024-2025

Datos básicos de la asignatura

Tipo

Optativa

Curso

Tercero

Semestre

Sexto

Departamento/s responsable/s

Genética, Fisiología y Microbiología

Créditos ECTS

Créditos Totales: 6 Teóricos: 2,7 Prácticos: 1,8 Seminarios: 1,2 Tutorías y evaluación: 0,3

Profesor/es responsable/s

Nombre y Apellidos: María Paz Nava Hidalgo
Departamento: Genética, Fisiología y Microbiología
Teléfono: 913944983; Correo electrónico: mpaznava@ucm.es

Profesores

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Datos específicos de la asignatura

Descriptor

La Biología del Desarrollo es una disciplina en continua renovación, que pretende responder al antiguo enigma de cómo se construye un ser vivo a partir de una única célula y acaba con billones de ellas funcionando correctamente. Abarca, por tanto, los mecanismos de desarrollo, diferenciación y crecimiento de los animales y plantas a nivel molecular, celular, fisiológico y genético. Las técnicas moleculares han permitido localizar las proteínas que se encargan de dar propiedades organizadoras, inductoras y generadoras de estructuras y órganos del cuerpo, así como los genes que las codifican en una dinámica temporal que mantiene un equilibrio muy preciso entre forma y función. Las consecuencias que provocan en los procesos de morfogénesis las mutaciones de estos genes son fácilmente deducibles y su estudio ha sido premiado con la concesión de varios Premios Nóbel en los años 1.995 (control genético de las primeras fases del desarrollo embrionario), 2.001 (regulación del ciclo celular) y 2.007 (manipulación genética en modelos animales y células madre). La Biología del Desarrollo se enfrenta actualmente a desafiantes retos con importantísimas repercusiones en Biomedicina: la integración de genes, proteínas, células, tejidos y órganos en el desarrollo de un individuo. Los problemas que afecten al momento de división celular o a la posición que ocupan las células dentro del embrión, producirán malformaciones muy variadas. Conocer los mecanismos de desarrollo embrionario, fetal y postnatal, permitirán comprender las causas biológicas de las enfermedades que nos afectan.

Requisitos

Ninguno

Recomendaciones

Ninguna

Competencias

Competencias transversales y genéricas

-Reconocer y valorar los mecanismos y estructuras de funcionamiento, los organismos y

sistemas biológicos (CG1)

-Reconocer la importancia de la Biología en diversos contextos y relacionarla con otras áreas de conocimiento (CG2)

-Continuar estudios de postgrado en áreas especializadas de la Biología o multidisciplinares (CG3)

-Expresar rigurosamente los conocimientos biológicos adquiridos de modo que sean bien comprendidos en el ámbito docente y/o especializado (CG4)

-Explicar y analizar los fenómenos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con la Biología (CG5)

-Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información biológica (CG8)

-Manipular con seguridad materiales químicos y organismos y valorar los riesgos de su uso, respetando los procedimientos de seguridad e impacto sobre el medio ambiente (CG10)

-Manejar instrumentación básica para análisis biológico (CG11)

-Poseer un alto nivel de compromiso y discernimiento ético para el ejercicio profesional y sus consecuencias (CG14)

-Valorar la importancia de la Biología en el contexto industrial, económico, medio ambiental, social y cultural (CG15)

-Capacidad de desenvolverse con seguridad en un laboratorio (CG16)

-Demostrar razonamiento crítico y autocrítico (CT2)

-Gestionar información científica de calidad, bibliografía, bases de datos especializadas y recursos accesibles a través de Internet (CT4)

-Comunicarse en español y en inglés utilizando los medios audiovisuales más habituales (CT8)

-Defender los puntos de vista personales apoyándose en conocimientos científicos (CT9)

-Integrar creativamente conocimientos y aplicarlos a la resolución de problemas biológicos

utilizando el método científico (CT10)

-Desarrollo de la capacidad de trabajo autónomo o en equipo en respuesta a las necesidades específicas de cada situación (CT12)

Competencias específicas

-Capacidad para analizar, identificar y clasificar los organismos vivos, así como sus restos y señales de su actividad y evidencias paleontológicas (CE01)

-Capacidad para analizar, identificar y categorizar estructuras biológicas en el desarrollo embrionario y ontogénico, tanto normales como patológicas (CE19)

-Capacidad para ejercer la enseñanza y difusión de la Biología en todos los grados educativos y sectores de población y el asesoramiento científico y técnico de cualquier

cuestión relacionada con la Biología (CE20)

Objetivos

Conocer los conceptos fundamentales de la Biología del desarrollo

Conocer las técnicas aplicadas al estudio del desarrollo, tanto fisiológicas como genéticas

Desarrollar la capacidad de analizar experimentos relacionados con la Biología del desarrollo

Conocer el estado actual de la Biología del desarrollo

Metodología

Descripción

- Clases magistrales.

- Prácticas en laboratorio en las que se estudiarán ejemplos concretos del desarrollo de distintos organismos

- Exposiciones y presentaciones de los estudiantes individualmente o en grupo.

- Aprendizaje basado en problemas y discusiones guiadas.

- Búsqueda y selección de bibliografía y recursos en internet con relación a la resolución de problemas de la Biología del Desarrollo

-Tutorías individuales y en grupos pequeños.

Distribución de actividades docentes

Actividad

Horas

% respecto presencialidad

Clases teóricas

Clases prácticas

Exposiciones y/o seminarios
Horas)

Tutoria

Evaluación

Trabajo presencial

Trabajo autónomo

Total

150

Bloques temáticos

BLOQUE I: Determinación celular

BLOQUE II: Desarrollo embrionario temprano

BLOQUE III: Base genética de la diferenciación celular

BLOQUE IV: Desarrollo en Invertebrados

BLOQUE V: Desarrollo en Vertebrados

Evaluación

Criterios aplicables

- Pruebas objetivas de conocimientos y resolución de ejercicios y casos prácticos (60 % de la calificación final)
- Valoración de la destreza técnica desarrollada en el laboratorio y de conocimientos de los contenidos de las clases prácticas (25 %)
- Actividades realizadas en Seminarios (10%)
- Actitud y participación del estudiante en todas las actividades formativas y el uso adecuado del Campus Virtual y TICs aplicadas a la asignatura (5 %)

Será necesario tener al menos un 50% de la calificación de Teoría y un 50 % de la calificación de Prácticas para poder aprobar la asignatura.

Organización semestral

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Temario

Programa teórico

BLOQUE I: DETERMINACIÓN CELULAR

Tema 1 (1h)- Determinación progresiva de las células embrionarias. Especificación autónoma y condicional. Inducción embrionaria primaria. Morfogénesis y adhesión celular. Afinidad celular diferencial. (Moléculas de adhesión celular; uniones intercelulares; matriz extracelular; receptores celulares para las moléculas de la matriz extracelular)

Tema 2 (1h)- Interacciones instructivas y permisivas. Especificidad regional y genética de la inducción. Factores inductores: Interacciones yuxtacrinas, autocrinas, paracrinas (FGFs, FGFRs, prot. Hedgehog, Fam. Wnt, TGF-B, Prot. Notch, efrinas)

BLOQUE II: DESARROLLO EMBRIONARIO TEMPRANO

Tema 3 (1h)- Estirpe germinal. Plasma germinal. Determinación y migración de las células germinales.

Tema 4 (2h)- Biología celular y molecular de la fecundación en Invertebrados y Vertebrados. Reacción acrosómica. Bloqueo de la polispermia. Cambios metabólicos en el ovocito. Reorganizacón citoplasmática.

Tema 5 (2h)- Patrones de segmentación embrionaria. Segmentación en Insectos (S. meroblástica superficial), Equinodermos (S. holoblástica radial), Anfibios (S. holoblástica radial desigual), Aves (S. meroblástica discoidal) y Mamíferos (S. holoblástica rotacional).

Tema 6 (3h)- Características generales de la gastrulación. (Metabolismo, Movimientos morfogenéticos, Cambios de forma celular). Equinodermos, Anfibios, Aves y Mamíferos. Formación de anejos extraembrionarios.

Tema 7 (2h)- Derivados ectodérmicos. Neurulación y diferenciación del tubo nervioso. Derivados de la cresta neural. Órganos de los sentidos. Epidermis. Estructuras cutáneas.

Tema 8 (2h)- Derivados mesodérmicos. Notocorda. Mesodermo dorsal y diferenciación de los somitas. Miogénesis. Osteogénesis. Desarrollo de las extremidades. Formación del sistema circulatorio. Desarrollo de los distintos tipos de riñones y de los órganos reproductores.

Tema 9 (1h)- Derivados endodérmicos. Desarrollo del tubo digestivo. Hígado y páncreas. Desarrollo del tubo respiratorio

BLOQUE III: BASE GENÉTICA DE LA DIFERENCIACIÓN CELULAR

Tema 10 (2h)- La diferenciación celular como base del Desarrollo. La constancia del genoma durante el Desarrollo. Análisis funcional en Anfibios y plantas. Transferencia de núcleos en animales. Clonación. Potencia celular: células troncales embrionarias, células troncales adultas. Reprogramación celular.

Tema 11 (3h)- Regulación de la expresión génica diferencial. Base genética de la diferenciación celular. Regulación transcripcional y postranscripcional. Cromatina y regulación génica: Epigenética. Epigenética y desarrollo.

BLOQUE IV: DESARROLLO EN INVERTEBRADOS

Tema 12 (2h)- Desarrollo en Invertebrados I. Caenorhabditis elegans: Organización de los ejes. Las células fundadoras. Determinación de los linajes celulares.

Tema 13 (3h)- Desarrollo en Invertebrados II. D. melanogaster: Establecimiento de los ejes, genes de efecto materno, genes cigóticos y genes de segmentación. Especificación de identidad de segmentos (genes homeóticos).

BLOQUE V: DESARROLLO EN VERTEBRADOS

Tema 14 (4h)- Bases genéticas del desarrollo en Vertebrados. Modelos de desarrollo en Vertebrados. Desarrollo temprano y especificación de los ejes. Genes implicados en la formación del patrón corporal. Somitogénesis. Genes Hox: implicación en la especificación de las identidades a lo largo del eje antero-posterior y en la formación de las extremidades.

Tema 15 (1h) Desarrollo y ambiente. Alteraciones genéticas y ambientales en el desarrollo.

Programa práctico

PRÁCTICA Nº1 : Desarrollo embrionario en Invertebrados, Teleósteos y Anfibios.

PRÁCTICA Nº 2: Desarrollo embrionario en Anfibios y Aves.

PRÁCTICA Nº 3: Desarrollo embrionario en Mamíferos.

PRÁCTICA Nº 4: Análisis de la expresión del gen de desarrollo em en plantas

PRÁCTICA nº 5: Visualización de patrones de expresión de genes hox en embriones de Drosophila.

PRÁCTICA de Campo: Se realizará una visita de 3h (media jornada) a un centro relacionado con la biología del desarrollo: NIMGenetics (Genética Clínica) INIA (Reproducción Animal), CIEMAT (Biomedicina); en la visita se explican detalladamente las aplicaciones más actuales que se realizan en el Centro y los equipamientos y técnicas involucradas. Todo ello es presentado por investigadores y doctores de los centros con participación de los estudiantes y, los casos que es posible, los estudiantes realizarán ensayos de laboratorio.

Seminarios

A lo largo del curso se realizarán seminarios que complementen el programa teórico, así como otros que aborden enfoques actuales de la asignatura.

Bibliografía

· -Carlson, B. M. “Embriología humana y Biología del Desarrollo”. Elsevier. 6ª ed. 2019.

· - Gilbert, S.F. “Developmental Biology”. Sinauer Associates, Inc. 13 th ed. 2023.

· - Gilbert, S.F. and Epel, D. “Ecological Developmental Biology: The Environmental Regulation of Development, Health and Evolution”. Sinauer Associates, Inc. 2nd ed. 2015.

· - Langman, J. “Embriología médica”. Wolters Kluwer Health. 14ª ed. 2019.

· - Langman´s medical embryology. Wolters Kluwer Health. 15th ed. 2023.

· -Torchia, M. G. & Persaud, T. V. N. “Embriología clínica básica”. Elsevier. 2022.

· - Wolpert, L., Beddington, R., Brockes, J., Jessell, T., Lawrence, P. and Meyerowitz, E. “Principios del Desarrollo”. Ed. Médica Panamericana. 3ª ed. 2.010.

· - Wolpert, L., Martínez Arias, A., Tickle, Ch, “Principles of Development”. 6th ed. 2019. Oxford University Press.

· - Gaunt, S.J. Made in the image of a fly. Independently published. 23 Sept. 2019. ISBN-10: ‎ 1691222674