Il corso si propone di fornire le conoscenze di base sia sull'insieme di processi morfogenetici che dallo zigote generano un organismo pluricellulare, formato da differenti tipi cellulari, organizzati in tessuti ed organi con una specifica localizzazione e funzione, sia sui meccanismi cellulari e molecolari attraverso cui si realizzano tali eventi.

The Developmental biology course aims to provide the students with the basic knowledge both on the set of morphogenetic processes leading from zygote to a multicellular organism, formed by different cell types, organized into tissues and organs with a specific localization and function, and about the cellular and molecular mechanisms underlying these events.

Biologia dello sviluppo

Embriologia
Il ciclo vitale degli organismi: stadi dello sviluppo animale. Spermatogenesi ed ovogenesi e molecole coinvolte nella loro regolazione. La fecondazione e la formazione dello zigote.
Origine e specificazione dei foglietti embrionali. Sviluppo a mosaico, sviluppo regolativo. Gradienti morfogenetici e informazione di posizione.
Fasi dello sviluppo embrionale: segmentazione, gastrulazione e formazione dell'embrione trilaminare, neurulazione, organogenesi. Formazione degli assi corporei e processi molecolari coinvolti.
Organismi modello: lo sviluppo negli invertebrati (riccio di mare, Drosophila, C. elegans). Stadi dello sviluppo in Anfibi (Xenopus) e pesci. Sviluppo degli Uccelli e dei Rettili.
Sviluppo dei mammiferi.
Annessi embrionali

Determinazione e differenziamento
Modificazioni delle potenzialità differenziative nel corso dello sviluppo. Determinazione cellulare e regolazione dell'espressione genica.
Il differenziamento cellulare: reversibilità e irreversibilità del pattern di attività genica. Controllo dell'espressione genica tessuto-specifica: il mantenimento della diversità cellulare. Meccanismo d'azione degli ormoni steroidei e molecole segnale di natura proteica. Istogenesi e rinnovamento tissutale.
Le cellule staminali: definizione, caratteristiche molecolari e loro nicchie di mantenimento. Cellule staminali nell'organismo adulto: epidermide, cellule staminali neurali. Clonazione.
Esempi di differenziamento cellulare: differenziamento delle cellule del sangue, differenziamento delle cellule delle creste neurali, differenziamento muscolare.

Morfogenesi a adesione cellulare
Affinità cellulari differenziali. Superficie cellulare e molecole di adesione cellula-cellula: caderine, NCAM. Matrice extracellulare e molecole di adesione alla matrice. Ruolo guida delle molecole di adesione della matrice nella migrazione cellulare e nella crescita assonale. Integrine.
Integrazione delle cellule nei tessuti.

Comunicazione intercellulare nello sviluppo
La comunicazione cellulare: molecole segnale e loro recettori. Recettori intracellulari e recettori di superficie. Nozioni di base sui sistemi di trasduzione del segnale intracellulare. Vie di segnalazione che dipendono da proteolisi regolata. Induzione embrionale e competenza. Fattori paracrini e iuxtacrini.

L'apoptosi.
Ruolo dell'apoptosi durante lo sviluppo. Differenze tra necrosi ed apoptosi. Processi e molecole che caratterizzano le cellule apoptotiche. Fasi del processo apoptotico. Regolazione dell'apoptosi: via intrinseca ed estrinseca.

Sviluppo del sistema nervoso
La specificazione dell'identità cellulare nel sistema nervoso. Sviluppo neurale e differenziamento dei precursori neurali. La formazione dell'architettura strutturale del sistema nervoso centrale. Il controllo della migrazione degli assoni. La sopravvivenza dei neuroni e la formazione e il perfezionamento delle sinapsi. Segnalazione sinaptica. Neurogenesi postnatale e plasticità strutturale.

Developmental biology

Embryology
The life cycle of organisms: stages of animal development. Spermatogenesis and oogenesis and molecules involved in their regulation. Fertilization and zygote formation.
Origin and specification of the germ layers. Mosaic development mosaic, regulative development. Morphogen gradients and positional information.
Stages of embryonic development: cleavage, gastrulation, neurulation, organogenesis. Formation of the body axes and molecular processes involved.
Model organisms: development in invertebrates (sea urchin, Drosophila, C. elegans). Developmental stages in amphibians (Xenopus) and fishes. Development of Birds and Reptiles. Development of mammals. Embryonic membranes.

Determination and differentiation
Differentiation potential changes during development. Cell determination and gene expression regulation.
Cell differentiation: reversibility and irreversibility of the gene activity pattern. Tissue-specific control of gene expression: the maintenance of cellular diversity. Mechanism of action of steroid hormones and signaling protein molecules. Histogenesis and tissue renewal.
Stem cells: definition, molecular characteristics and their niches maintenance. Stem cells in the adult organism: epidermis, neural stem cells. Cloning.
Cell differentiation examples: differentiation of blood cells, differentiation of neural crest cells, muscle differentiation.

Morphogenesis and cell adhesion
Differential cell adhesion. Cell surface and cell-cell adhesion molecules: cadherins, NCAM. Extracellular matrix and cell-matrix adhesion molecules. Cell-matrix adhesion molecules leading role in cell migration and axon guidance. Integrins.
Integration of cells into tissues.

Cell communication in the development
Cell communication: signaling molecules and their receptors. Intracellular receptors and cell surface receptors. Intracellular signalling. Signaling pathways depending on regulated proteolysis. Embryonic induction and competence. Paracrine and iuxtacrine factors.

Apoptosis.
Apoptosis in animal development. Differences between necrosis and apoptosis. Mechanisms and functions of cell death. Apoptosis stages. Apoptosis regulation: intrinsic and extrinsic pathways.

Neuronal development
Cell identity specification in the nervous system. Neural development and neural precursor differentiation. Central nervous system architecture developmental stages. Axon migration control. Neuron survival and synapse formation and refinement. Synaptic signaling. Postnatal neurogenesis and structural plasticity.

Modalità didattiche

lezioni frontali

frontal lessons

Testi di studio

Gilbert F.S., Biologia dello sviluppo, Zanichelli.
Wolpert L., Biologia dello sviluppo, Zanichelli.
Giudice G., Augusti-Tocco G., Campanella C., Biologia dello sviluppo, Casa Editrice Piccin.
Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter, Biologia Molecolare della cellula, Zanichelli.

Modalità di
accertamento

esame orale

oral examination

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

studio dei testi di riferimento

textbook study

Testi di studio

Gilbert F.S., Biologia dello sviluppo, Zanichelli.
Wolpert L., Biologia dello sviluppo, Zanichelli.
Giudice G., Augusti-Tocco G., Campanella C., Biologia dello sviluppo, Casa Editrice Piccin.
Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter, Biologia Molecolare della cellula, Zanichelli.

Modalità di
accertamento

esame orale

oral examination

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.