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Oggetto:
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BIOLOGIA DELLO SVILUPPO

Oggetto:

Developmental Biology

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
INT0651
Docente
Prof. Giorgio Roberto Merlo (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Biotecnologie
Anno
2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/06 - anatomia comparata e citologia
Erogazione
Mista
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti
Conoscenze di base di Biochimica, Genetica, Biologia Cellulare
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Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Fornire terminologia e nozioni di base di biologia della riproduzione e dello sviluppo embrionale.
Apprendere le modalità di sviluppo (in senso descrittivo) nelle principali classi di vertebrati, soprattutto mammiferi.
Conoscere i principali processi cellulari alla base dello sviluppo
Conoscere i principali sistemi segnale e relative trasduzioni molecolari
Collegare i processi cellulari e relativi segnali al contesto “sociale” dei tessuti embrionali

Provide the students with basic terminology, principles and description of the biology at the basis of reproduction and embryonic development.
Learn about the key developmental steps (in a descriptive sense) of Vertebrates, mainly Mammals.
Learn about the main cellular processes at the basis of development
Learn about the principal signalling systems and molecular transduction pathways.
Incorporate cellular and molecular processes with the “social” context of the developing structures and tissues.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Imparare a illustrare lo sviluppo in termini di processi cellulari, segnali molecolari, interazioni. 
Imparare a considerare il tempo e lo spazio come fattori determinanti durante lo sviluppo embrionale.
Comprendere il comportamento “sociale” delle cellule e tessuti embrionali
Capacità di spiegare un processo dinamico di sviluppo, interpretare delle immagini, descrivere le basi degli approcci sperimentali.
Iniziare a comprendere le relazioni fra sviluppo embrionale, genoma e evoluzione.

Capacità di effettuare una breve ricerca di gruppo su un argomento appena accennato in classe

Learn to illustrate development in terms of cellular processes, molecular signals and various interactions.
Learn to consider geometry and time as key factors during development
Comprehend the “social” behaviour of cells within embryonic (and adult) tissues.
Learn to explain a dynamic developmental process, to interpret images, to describe the basic experimental approaches.
Begin to comprehend and appreciate the link between development, genome and evolution.

Show the ability to conduct a grief group search on a subject that was only mentioned in class.

 

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Programma

Introduzione al corso, Concetti, Aspetti Generali
Storia e Filosofia, Principi Base, Terminologia, Piano Corporeo
Animali modello, loro sviluppo generale, loro utilizzo.
Interazioni cellula-cellula e comunicazione. Principali vie di trasduzione
Segnali vs. fattori di trascrizione. La regolazione trascrizionale durante lo sviluppo
Meiosi, Gametogenesi, Fecondazione.
Le prime fasi dello Sviluppo
Segmentazione, Assi, Simmetrie, Equivalenza nucleare. Gastrulazione, Foglietti Embrionali, Pre-pattern.  Ectoderma, Epidermide e Derivati,  Neurulazione, concetti generali sullo sviluppo del SN
Creste Neurali e Placodi Craniali, formazione, migrazione, destino. regolazioni molecolari, difetti di sviluppo
Il Mesoderma Assiale e Paraassiale, Somiti, Segmentazione.  Mesoderma laterale, Cuore, Rene, Sistema Riproduttivo maschile e femminile, Annessi Embrionali

Sviluppo del Cervello

1 Induzione Neurale, Neurogenesi Embrionale e Adulta, Differenziamento, Migrazione

2 Neuritogenesi, GTPasi, Axon Guidance, Mappe Topografiche

3 Morte Neuronale, Competizione, Selezione, sinapsi, plasticità, periodi critici.

Sviluppo segmentale, geni Gap, Pair-Rule, Segment Polarity.  

Geni Omeotici da Drosofila a Mammifero
Clonazione, Linea germinale, Totipotenza, Cellule Staminali
Sviluppo degli arti e cranio-facciale. Annessi Embrionali
Difetti di sviluppo, malattie congenite, Cigliopatie
Processi  (Proliferazione - Apoptosi, Differenziamento, Migrazione, inibizione laterale, polarità baso-apicale e planare, convergence-extension, divisione cellulare orientata, controllo dimensionale, di forma e di tensione)


Vie di trasduzione: RTK, FGFs, TGFbeta-STAT, BMP e antagonisti, Wnt canonico e non, SHH, Delta-Notch, Yap-Taz.
Cenni su Genoma, Cromatina, Epigenetica, Conservazione, Evoluzione, in relazione allo sviluppo

Introduction, Concepts, General Aspects
History and Philosophy, Terms, Basic Principles, Body Plan.
Aninal models, their development and use.
Cell-cell interactions and communication. Main signals and transduction pathways
Signals vs. Transcription Factors. Gene expression regulation during development.
Meiosis, Mitosis, Gametogenesis, Fertilization
The initial steps of development: segmentation, axes, symmetry, nuclear equivalence, gastrulation, Germ Layers,  pre-pattern.
Ectoderm and its derivatives.
Neurulation, generals on development of the CNS
Neural crest and cranial placodes, formation, migration, fate, molecular regulations and defects.
Axial and Para-axial mesoderm, somites, segmentation. 
Lateral Mesoderm, the heart, the kidney, Male and Female reproductive system, extra-embryonic tissues

Brain Development

  1. Induction, Embryonic and Adult Neurogenesis, Differentiation, Migration,
  2. Neuritogenesis, GTPases, Axon Guidance, Topography
  3. Neuronal death, Competition, Selection, Synapses and Plasticity, Critical Period,

Segmental development, Gap, Pair-Rule, Segment Polarity and Homeotic genes.
Germ Line, Totipotency, Stem Cells. Animal Cloning.
Limb and Craniofacial Development, Congenital errors, Developmental Diseases, Ciliopathies. Extra-Embryonic Tissues
Processes – proliferation, apoptosis, differentiation, migration, lateral inibition, apical-basal and planar polarity, convergence-extension, oriented cell division, size-shape-tension control)
Pathways: RTK, FGFs, TGFbeta-STAT, BMP and antagonists, canonical and non-canonical Wnt, SHH, Delta-Notch, Yap-Taz.
Hints on Genome organization and regulation, Chromatin regulations, Epigenetic regulations
Conservation and Evolution linked to Development.

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Modalità di insegnamento

L’insegnamento si articola in circa 30 lezioni frontali, per un totale di 50 ore, con proiezione di diapositive e spiegazioni. Ogni lezione copre un argomento che si collega alla lezione precedente o quella successiva in maniera logica.  Gli studenti possono registrare la lezione e possono copiare le diapositive proiettate durante la lezione, il giorno stesso. Tutte le diapositive vengono depositate in forma digitale sul sito web dedicato.  Alcuni materiali VIDEO proiettati in classe vengono caricati sulla Piattaforma di elearning. La stessa piattaforma viene utilizzata per ulteriore materiale di consultazione, per 2 test di auto-valutazione e per illustrare la preparazione del testo elaborato di gruppo su argomenti proposti dal docente. 

This class is organized in about 30 frontal lessons, for a total of about 50 hours, with slide presentation and oral explanation-illustration. Each lesson covers one or two topics of the program, and is logically connected either with the previous or with the next lesson. Students are allow to voice-record the lesson, and can download the slides at the end of the lesson, the same day.

All slide and presentations are converted in pdf. and uploaded on the dedicated web-site for students, and made available on the elearning platform, with no restriction.

The VIDEO material shown in class wil be uploaded on the elearning platform.

The platform will also be used for additional consultation material, for 2 self-evaluation tests and to give instruction on the preparation of the work search activity, on subjects proposed by the teacher.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Durante le lezioni il docente interagisce con moderazione con gli studenti, facendo occasionali domande o chiedendo di ricordare qualcosa detto poco prima. Questo allo scopo di verificare l’attenzione e l’acquisizione dei concetti fondamentali. Questa attività non sarà utilizzata per determinare l’esito finale, ma viene considerata utile per assicurarsi una buona e progressiva formazione.  Due test di auto-valutazione verranno proposti durante il semestre.

Il test viene effettuato in forma scritta, con domande a scelta multipla, domande “aperte”, problemi e riconoscimento di immagini.  Il test tende a coprire buona parte del programma svolto, con almeno 1 domanda per argomento principale.  Le risposte palesemente sbagliate “tolgono” punti al voto, in quanto si ritiene importate e formativo imparare a non dare risposte a caso. Vi è la possibilità di un colloquio orale, qual’ora lo studente desideri migliorare l’esito.  Viene assegnato un voto in trentesimi. Al test scritto viene abbinato un colloquio orale facoltativo, che serve a chiarire e correggere alcune risposte sbagliate del compito scritto

 

During lessons, the teacher moderately interacts with the students, asking questions or soliciting recalling something said shortly beforehand. This activity is regarded as very useful to maintain a good attention level and to verify the progressive acquisition of basic concepts. The degree of participation in class will not be used to determine the final score. Two self-evaluation tests will be provided during the semester.

The test will be written and will contain multiple-choice questions, open questions, problem solving and image recognition. The test will cover most of the program taught in class, with al least 1 question per general area. The clearly wrong answers will reduce the score, as we believe that chosing answers at random is counter-educational and not professional. After the written test, students (with a score over 18/30) are given the possibility to have an oral test, in case they opt to try improving their score. The final score is espressed as /30.

The written test is associated with an oral discussion with the teacher, which is optional and is intended for the correction of some wrong answers in the written test.

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Attività di supporto

Il docente è sempre a disposizione mezz’ora dopo ogni lezione. Il docente è disponibile per chiarimenti o discussioni, previo appuntamento.  Qualora ci siano difficoltà rilevati da più studenti, si propone un “ripasso” di gruppo. 

Viene proposta una sessione di due ore nelle quali il docente simula un test scritto, con alcune domande (simili ma diverse da quelle utilizzate per il test d’esame). Il docente sollecita risposte, discute e corregge gli errori.

The teacher is always available for the students for 30 min. after each lesson. The teacher is also available for discussing issues related to the course subject, previous appointment. In case of evident difficulties, the teacher may propose a “repetition” class for a group

The teacher organizes a 2-hrs session in which a final written test is simulated. Specifically, a set of question (similar but different from those of the test) is presented, students are invited to answer, then mistakes are corrected.

 

Testi consigliati e bibliografia

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Materiali illustrativi  e bibliografie fornite sul sito.

S. Gilbert,   Biologia dello sviluppo, Zanichelli.



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Note

“Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico”

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Orario lezioniV

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    Ultimo aggiornamento: 07/07/2021 09:22
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