Biologia do Desenvolvimento
Código
10771
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências da Vida
Créditos
3.0
Professor responsável
José Paulo Nunes de Sousa Sampaio, Rita Leonor Alvares Cabral Figueiredo Fior Sousa Soares
Horas semanais
4
Total de horas
27
Língua de ensino
Português
Objectivos
Este curso pretende proporcionar uma base não só de conhecimentos “textbook” mas conceptual das questões da Biologia do Desenvolvimento.
Pretende-se que os alunos consigam interpretar experiências, formular questões e integrar várias áreas da biologia: da molécula à célula, da célula ao organismo.
Espera-se que após a conclusão deste módulo os alunos sejam capazes de:
- Interpretar experiências e colocar questões na área da Biologia do Desenvolvimento tendo em conta não só a dimensão celular mas também molecular.
- Conceitos clássicos básicos da Biologia do Desenvolvimento - conceitos de pluripotência, unipotência, especificação, determinação, diferenciação terminal, indução e inibição.
- Identificar os componentes moleculares das principais vias sinalização inter-celular.
- Identificar e expor as principais etapas do desenvolvimento embrionário animal.
- Expor os mecanismos moleculares que levam à especificação do plano corporal dos animais vertebrados, especificação dos eixos, gastrulação - formação dos 3 folhetos e código HOX.
- Expor mecanismos ilustrativos de diferenciação celular.
- Identificar as principais técnicas e animais modelo utilizados.
Integrar os conceitos da biologia do Desenvolvimento na Biomedicina.
Pré-requisitos
É aconselhavel os alunos terem uma base curricular de genética e biologia celular
Conteúdo
Programa de Biologia do Desenvolvimento Animal 2012/2013
Programa teórico e teórico-prático:
AULA1 28 Setembro
1. Introdução à Biologia do Desenvovimento: princípios e conceitos fundamentais da Biologia do Desenvolvimento: do ovo ao organismo multicelular.
Experiências históricas que ilustram conceitos básicos. August Weismann (células germinais vs somáticas); Wilhelm Roux ; Hans Driesh; Spemann and Mangold. Processo de diferenciação celular: conceitos de pluripotência, unipotência, especificação, determinação, diferenciação terminal, indução e inibição.
Objectivo: perceber os conceitos gerais da biologia do desenvolvimento e “conceptual Framework”. Quando deparados com experiências de artigos cientificos o aluno terá que ser capaz de interpretar os resultados aplicando conceitos de pluripotência, unipotência, especificação, determinação, diferenciação terminal, autonomia/ não autonomia celular, indução e inibição
2. Modelos Experimentais em Biologia do Desenvolvimento e Técnicas de Biologia do Desenvolvimento.
Técnicas mais comuns em Biologia do Desenvolvimento.
Técnicas clássicas de embriologia, transplantes, injecções.
Técnicas de Biologia Molecular: Detecção de expressão génica a nível do RNA mensageiro (hibridação in situ) e proteína (imunohistoquimica).
Análise da função de um gene: ganho e perda de função: KO, expressão ectópica do RNA de interesse, controlo temporal da expressão do gene em estudo. Mosaicos genéticos.
AULA 2- 2 Outubro
Pergunta sobre a aula anterior
2.1.Vias de sinalização inter-celular – as ferramentas da célula –SHH, Wnt, Notch, FGF/EGF/ Ephrins (TyrK), TGFb (Ser/thrK). Sinalização de curto e longo alcance – o design básico das vias de comunicação celular.
Objectivo: saberem os receptores, ligandos, e genes efectores a jusante da via. Saberem o design molecular de cada via de um modo geral.
2.2.Fertilização. Dos gâmetas ao ovo. Revisão do ciclo celular, mitose e meiose. Mecanismos de prevenção da poli-espermia. Mecanismos epigenéticos, exemplo da inactivação do cromossoma X.
AULA 3 19 de Outubro
Pergunta sobre a aula anterior
3.Primeiras etapas do Desenvolvimento embrionário do ovo à gastrula e establecimento dos eixos A/P; D/V; E/D
Gastrulação: Formação dos folhetos germinativos: ectoderme; mesoderme e endoderme. Movimentos celulares necessários durante a gastrulação. O organizador e os processos moleculares responsáveis pela sua determinação. Generalização do processo em animais vertebrados, apontando algumas peculiaridades de cada modelo (anfíbios, peixe zebra, galinha e mamíferos).
Eixos Embrionários:
- Anterior/Posterior (A/P). Drosophila e animais vertebrados. Contribuição maternal e sinalização Wnt/ b-catenina.
- Dorsal/Ventral (D/V). Drosophila e animais vertebrados. Entrada do esperma como sinal polarizador, interacção embrião-estruturas extra-embrionárias.
- Eixo Esquerdo/Direito (E/D). Estabelecimento do eixo E/D em animais vertebrados. Mecanismos de quebra de simetria e cascata molecular que leva ao posicionamento assimétrico dos órgãos internos.
Entrega de artigo cientifico para discutir na próxima aula-todos preparam e vai haver um sorteio - um aluno apresenta!
Martin and Kimelman 2008 DevCell
AULA 4 26 Outubro
Pergunta sobre a aula anterior
4.2. Especificação Regional: o código HOX
Código HOX em Drosophila e vertebrados. Identidade regional ao longo do eixo anterior-posterior.
Co-linearidade entre a posição dos genes nos cromossomas (3´-5’) e a sua ordem de expressão no embrião ao longo do tempo e do espaço (eixo anterior-posterior).
4.3 Exemplos concretos de diferenciação celular. Um exemplo de cada folheto germinativo em animais vertebrados. Processo de diferenciação progressiva ao longo do eixo A/P.
- Desenvolvimento do músculo- somitogénese- formação da mesoderme paraxial e o relógio molecular que governa a formação periódica dos sómitos. Notch/Hes & FGF.
AULA 5 2 Novembro
Teste 1
7. Exemplos concretos de diferenciação celular. Um exemplo de cada folheto germinativo em animais vertebrados. Processo de diferenciação progressiva ao longo do eixo A/P.
- Desenvolvimento do Sistema Nervoso: da placa neural ao tubo neural. Padronização D/V do tubo neural pelas via SHH e BMP. Neurogénese e manutenção de progenitores através de inibição lateral, mediada pela via de comunicação Notch.
Convidado : Dra Ana Ribeiro, IMM
TP: Discussão e apresentação do artigo cientifico Martin and Kimelman 2008 DEvcell
Apresentação artigos científicos
Aula 6 9 Novembro
Pergunta sobre a aula anterior
8. Organogénese- exemplo do desenvolvimento do membro em animais vertebrados- apoptose como mecanismo de padronização.
9.Células estaminais
Células estaminais embrionárias, clonagem, IPS cells. Discussão de ética na ciência.
Convidado: Doutor João Pereira, IMM.
Apresentação artigos científicos
Aula 7 16 Novembro
Pergunta sobre a aula anterior
Teste 2
10. Regeneração. Capacidade regenerativa na planária, peixe zebra e salamandras. Modelos de regeneração e seus mecanismos, stem cells vs expansão de progenitores existentes.
11.Cancro
Genes supressores de tumores e oncogenes. Terapias direccionadas baseadas em anticorpos monoclonais. A ponte entre investigação básica fundamental e a medicina.
Apresentação de artigos científicos.
Bibliografia
Bibliografia principal:
L. Wolpert, R. Beddington, J. Brockes, T. Jessell, P. Lawrence, E. Meyerowitz. Principles of Development. Current Biology Ltd., London.
S. F. Gilbert. Developmental Biology, 7th edition, Sinauer Associates Inc.
Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts Walter, Molecular Biology of THE CELL, 5th edition, Garland Science
Método de ensino
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As aulas teóricas são baseadas em livros de texto e artigos de revisão recentes da literatura cientifica. As aulas são na generalidade do tipo expositivo, com recurso a data show. No entanto, serão apresentadas as experiências primordiais que levaram aos grandes conceitos e através da discussão e interpretação das mesmas experiencias serão os alunos a chegar às conclusões.
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Método de avaliação
Avaliação:
- 80% Exame final ou 2 testes (2 Nov) e (16Nov)
- 15% Apresentação de trabalhos
- 5% perguntas de avaliação continua: todas as aulas com exceçao da 1a e ultima aulas, será entregue uma pergunta sobre a aula anterior.