ECTS - University of Pisa
Il corso fornisce le conoscenze di base per la comprensione dello sviluppo animale, in termini cellulari, tissutali e genetico-molecolari.
La conoscenza della biologia dello sviluppo animale è base essenziale per comprendere l'anatomia dell'adulto ed i rapporti evolutivi tra i vari gruppi animali.
The course gives the basic knowledge for understanding animal development, in cellular, tissutal and in genetic and molecular terms.
Knowledge of animal developmenta biology is an essential basis for understanding the adult anatomy of animals and their evolutionary relationships.
La verifica delle conoscenze consiste in un colloquio orale, secondo le indicazioni date nel campo specifico.
The assessment of knowledge will be made during an oral examination, according to the indications given in the specific field.
Lo studente sarà in grado di identificare i vari momenti dello sviluppo di vertebrati e di interpretare le strutture presenti nei vari momenti dello sviluppo embrionale.
The student will be able to identify the various moments of vertebrate development and to interpret the structures present in the various moments of the embryonic development.
Nel corso dell'esame una parte della discussione è dedicata alla descrizione o al riconoscimento di schemi dell'anatomia dell'embrione nei vari momenti dello sviluppo, con particolare riguardo ai Vertebrati. Lo studente dovrà dimostrare di avere chiari i processi e le interazioni, anche molecolari, su cui si basa lo sviluppo embrionale. Dovrà inoltre dimostrare di essere in grado di ragionare su problematiche e possibili esperimenti che lui stesso potrebbe realizzare in via ipotetica, identificandone le metodiche e gli opportuni controlli.
During the examination a part of the discussion will be dedicated to the description and recognition of the anatomy of the embryo at different developmental stages, particularly regarding the Vertebrate embryo. The student should be able to demonstrate understanding of the processes and interactions on which embryonic development is based, also in molecular terms. He should also be able to critically reason on problems and possible experiments to be hypothetically performed, and to propose the methods and controls for such experiments.
Lo studente potrà acquisire interesse e sensibilità alle problematiche di biologia dello sviluppo ed alle sue potenziali applicazioni collegate alle malattie genetiche, sindromi congenite, ed alla biologia delle cellule staminali (trattate più diffusamente in corsi della laurea magistrale).
The student will acquire interests and dedication to problems of developmental biology and its possible application dealing with genetic diseases, congenital syndromes, and stem cell biology (treated more profoundly in courses of the Laurea Magistrale).
L'esame orale di profitto sarà seguito da una breve intervista per verificare questi aspetti.
The oral examination will be followed by a short interview to verify these issues.
- Citologia ed Istologia
- Biologia Molecolare
Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3)
- Cytology and Histology
- Molecular Biology
Students are invited to verify the existence of any prerequisites by consulting the Regulations of the Study Program relating to their year of enrolment. An exam taken in violation of the preparatory rules is void (University teaching regulations, art. 24, paragraph 3)
Anatomia comparata
Comparative Anatomy
Questo corso pone le basi per la comprensione di insegnamenti successivi in particolare nelle lauree magistrali quali ad esempio Stem Cells eDevelopment and Differentiation of the nervous system
This course lays the foundations for understanding subsequent teachings, in particular of master degrees, such as those of Stem Cells and Development and Differentiation of the nervous system
Le lezioni frontali prevedono l'uso di presentazioni Power Point.
Vengono inoltre segnalate attività seminariali o sul campo cui i ragazzi possono partecipare.
Il docente fornisce il materiale didattico (slides Power Point e altro) al termine di ogni lezione ed indica i testi di riferimento.
Ricevimenti sono tenuti in giorni settimanali indicati all'inizio del corso, previo appuntamento concordato per email o telefono.
Frontal lectures make use of Power Point presentations.
Seminars relevant to the course topics are recommended to the students.
The teacher provides the Power Point presentations and other relevant material to the students (usually at the end of each lecture) and recommends reference textbooks.
Receptions of students are held upon email or phone appointment at fixed days during the week, that are communicated at the beginning of the course.
Concetto di sviluppo. Embriologia Descrittiva, Embriologia Sperimentale e Biologia dello Sviluppo. Organismi studiati come modelli di sviluppo.
I PROCESSI DELLO SVILUPPO: differenziamento, specificazione regionale, morfogenesi.
SVILUPPO A MOSAICO E REGOLATIVO: CONCETTI ED ESPERIMENTI. Preformismo e epigenesi. W. Roux e la nascita della Meccanica dello Sviluppo. H. Driesh: sviluppo regolativo ed equivalenza nucleare. Sviluppo del riccio di mare e dei Tunicati. Segmentazione, gastrulazione, mappe del destino, e studi funzionali. Modelli risultanti: i concetti di interazioni induttive e di determinanti citoplasmatici.
GENI E SVILUPPO: INTRODUZIONE E TECNICHE. Conoscenze generali sui metodi incontrati nei diversi capitoli del Corso
Drosophila COME SISTEMA MODELLO PER LO STUDIO DELL’ORGANIZZAZIONE SPAZIALE: L'ovogenesi di Drosophila. La segmentazione: la creazione della multicellularità. Modelli di segmentazione: segmentazione oloblastica segmentazione meroblastica I meccanismi della segmentazione. La segmentazione di Drosophila. Gastrulazione: la riorganizzazione dell'embrione. Caratteristiche generali. La gastrulazione di Drosophila. La suddivisione del corpo in segmenti.
LA SPECIFICAZIONE DEGLI ASSI CORPOREI: L'ASSE ANTERO-POSTERIORE. Il concetto di informazione di posizione e il modello della "bandiera francese". L'idea del gradiente morfogenetico: evidenze. L'analisi dei mutanti e l'identificazione di geni di controllo: geni ad effetto materno. I geni bicoid, caudal, hunchback e nanos. I geni zigotici: i geni "gap", "pair rule" e "segment polarity". I compartimenti. I geni omeotici: struttura e funzione. L'"homeobox". Il sistema genico terminale.
LA SPECIFICAZIONE DEGLI ASSI CORPOREI: L'ASSE DORSO-VENTRALE. Le relazioni induttive tra cellule follicolari e ovocita. Il ruolo centrale del gene dorsal ed i molteplici geni coinvolti nella differenziazione dorsoventrale.
LO SVILUPPO EMBRIONALE DEI PESCI. Lo Zebrafish come sistema modello per lo sviluppo dei pesci. Fasi dello sviluppo di Zebrafish. Generazione di mutanti e screening genetico. Geni implicati nella determinazione degli assi dorso-ventrale, antero-posteriore e destro-sinistro. Generazione di transgenici ed utilizzo di Zebrafish nella ricerca biomedica.
GLI ANFIBI COME MODELLO DI SVILUPPO DEI VERTEBRATI. Xenopus come attuale organismo modello. L'uovo degli Anfibi e la polarità animale-vegetativa. La rotazione corticale e l'origine della polarità dorso-ventrale. Segmentazione, gastrulazione e neurulazione. Mappe del destino e di specificazione.
LO STUDIO DELLE INTERAZIONI INDUTTIVE NELLO SVILUPPO DEGLI ANFIBI: Gli esperimenti di "costrizione" negli embrioni di Anfibi: Hans Spemann. Gli esperimenti di Spemann e Mangold: il concetto di "organizzatore primario" e le sue funzioni
L'INDUZIONE DEL MESODERMA: Gli esperimenti di Nieuwkoop ed altri. Il concetto di "centro di Nieuwkoop".
I SEGNALI MOLECOLARI DELLA INDUZIONE MESODERMICA. Le principali molecole responsabili della induzione del mesoderma: molecole TGFbeta (Vg1, activine, nodal-related factors); FGF; Wnt/beta-catenina. Il fattore di trascrizione VegT. Lo studio funzionale delle molecole implicate nell’induzione del mesoderma. Le principali molecole responsabili del "patterning" del mesoderma: BMP4 e Xwnt8; chordin, noggin, follistatin, Xnr3, cerberus. Alcuni fattori di trascrizione espressi nell'organizzatore. Struttura e suddivisione del mesoderma nei Cordati. I derivati mesodermici.
IL DIFFERENZIAMENTO DEL TUBO NEURALE. L'organizzazione del tubo neurale. Creste neurali e loro derivati.
L' INDUZIONE NEURALE. Via planare e via verticale. Modello di attivazione-trasformazione. Le molecole della induzione neurale. Una visione unificante: il "patterning" dei tre foglietti attuato da un "gioco" simile delle stesse molecole
ENDODERMA E I SUOI DERIVATI (generalita’)
L'INVERSIONE DELL'ASSE DORSO-VENTRALE TRA ARTROPODI E VERTEBRATI. Le evidenze molecolari.
LO SVILUPPO DEI SAUROPSIDI. Il pollo come sistema modello. Segmentazione, gastrulazione e neurulazione. Attivita' induttiva del nodo di Hensen e della zona marginale posteriore. La formazione degli annessi embrionali: struttura e funzione.
LO SVILUPPO DEI MAMMIFERI. L'uovo dei Mammiferi, segmentazione e gastrulazione. La formazione degli annessi embrionali: struttura e funzione. Capacita' regolative dell'embrione di mammifero. La clonazione dei mammiferi e l’inattivazione genica nel topo mediante ricombinazione omologa (“gene knock-out”). I centri organizzatori nel topo. I “knock-out” di chordin, noggin e Lim1. I geni Hox dei Vertebrati: espressione, esperimenti funzionali e conservazione evolutiva nella determinazione delle vertebre.
Concept of development. Descriptive and Experimetal Embryology; Developmental Biology. Developmental animal models.
DEVELOPMENTAL PROCESSES: differentiation, regional specification, morphogenesis.
MOSAIC AND REGULATIVE DEVELOPMENT: CONCEPTS AND EXPERIMENTS. Preformism and epigenesis. W. Roux and the birth of the Mechanics of Development. H. Driesch: regulative development. H. Spemann and first evidences for nuclear equivalence. Briggs and King, and J. Gurdon, the equivalence of nuclei and nuclear reprogramming; animal cloning; S. Yamanaka and induced pluripotent stem cells.
Sea urchin and Tunicates developmental models as examples for regulative and mosaic development.
Segmentation, gastrulation and organogenesis. Fate maps and specification maps. Induction and cytoplasmic determinants.
GENES AND DEVELOPMENT: INTRODUCTION AND TECHNICAL ASPECTS. General aspects of methods for expression and functional studies.
Drosophila AS A MODEL SYSTEM FOR THE STUDY OF ANIMAL DEVELOPMENT. Drosophila oogenesis. Segmentation and the creation of multicellular organization. Different models of segmentation: holoblastic and meroblastic segmentation. Drosophila segmentation. Gastrulation and the reorganization of the embryo. General aspects of gastrulation. Gastrulation in Drosophila. The subdivision of the embryo into modular parts: parasegments, segments, compartments.
SPECIFICATION OF THE BODY AXES:THE ANTERO-POSTERIOR AXIS. The concept of positional information and the "French flag" model. The concept and evidences for a morphogenetic gradient. Analysis of mutants and the identification of developmental control genes: maternal effect genes. bicoid, caudal, hunchback and nanos. Zygotic genes: the gap, pair rule and segment polarity genes. The concept of compartments. The homeotic genes: structure and function. The homeobox. The terminal gene system.
SPECIFICATION OF THE BODY AXES:THEDORSO-VENTRAL AXIS. The inductive relationships between follicle cells and the oocyte. The role of the dorsal gene and the several genes involved in specifying the dorso-ventral axis.
THE EMBRYONIC DEVELOPMENT IN FISHES. Zebrafish as a model system for fish development. The developmental phases of zebrafish development. Generation of mutants and genetic screening. Genes involved in the control of antero-posterior, dorso-ventral and left-right patterning. Transgenic fish generation and use of zebrafish in the biomedical research.
AMPHIBIANS AS DEVELOPMENTAL VERTEBRATE MODELS. Xenopus frog embryos as an amphibian model. The Amphibian egg and the animal-vegetal polarity. Cortical rotation and the origin of dorso-ventral polarity. Segmentation, gastrulation and neurulation. Amphibian fate map and specification map.
STUDY OF THE INDUCTIVE INTERACTIONS IN AMPHIBIAN DEVELOPMENT: Spemann's constriction experiments in Amphibians. The experiments of Spemann and Mangold and the concept of "primary organizer" and its function.
MESODERM INDUCTION: The experiments of Nieuwkoop and other researchers. The Nieuwkoop center.
THE MOLECULAR SIGNALLING OF MESODERM INDUCTION. The main molecules involved in mesoderm induction: TGFbeta (Vg1, activins, nodal-related factors); FGF; Wnt/beta-catenin. The transcription factor VegT. The functional study of these molecules.
MESODERMAL (AND DORSO-VENTRAL PATTERNING): BMP4 e Xwnt8; chordin, noggin, follistatin, Xnr3, cerberus and their functional characterization. Transcription factors expressed in the organizer. Structure and organization pf the mesoderm in Chordates. Mesoderm-derived tissues.
NEURAL TUBE DIFFERENTIATION. Neural tube development and differentiation. Neural crest and its derivatives.
NEURAL INDUCTION. PLanar and vertical ways. The activation-transformation model. Neural inducing molecules. A unifying vision: patterning of the three germ layers is performed by a similar mechanisms by the same antagonistic molecules.
ENDODERM AND ITS DERIVED TISSUES (main aspects)
THE DORSO-VENTRAL AXIS INVERSION BETWEEN PROTOSTOMES AND DEUTEROSTOMES. The molecular evidence.
THE DEVELOPMENT OF SAUROPSIDS. The chick as an experimental model. Segmentation, gastrulation and neurulation. Hensen's node and its inductive activities; the posterior marginal zone. The formation of embryonic annexes: structure and function.
MAMMALIAN DEVELOPMENT. The egg of Mammals: segmentation and gastrulation. Development of the embryonic annexes: structure and function. Regulative capacity of the Mammalian embryo. Cloning of Mammalian species and gene inactivation by homologous recombination ("gene knock-out"). Organizing centres in the mouse embryo. Knock-out of chordin, noggin and Lim1. Hox genes in the Vertebrates: expression, functional experiments and evolutionary conservation in determination of vertebral identities.
Gilbert and Barresi, Developmental Biology, Sinauer (trad. Italiana Biologia dello Sviluppo, Zanichelli)
Gilbert and Barresi, Developmental Biology, Sinauer (Italian version Biologia dello Sviluppo, Zanichelli)
Non esistono differenze nei contenuti o nelle modalità di esame per gli studenti che non frequentano. Eventualmente, dietro richiesta, possono essere tenuti ricevimenti per consentire il miglior recupero possibile degli aspetti che non hanno potuto seguire durante il corso.
There are no differences in the contents or in the examination modalities for the students that are unable to attend lectures. Possibly, under request, meetings may be held to allow the best possible recovery of the aspects that these students were not able to see during the course.
La verifica delle conoscenze consiste in un colloquio orale, nell'ambito del quale il candidato dovrà dimostrare, come minimo, la conoscenza delle nozioni essenziali di biologia dello sviluppo, la capacità di ragionare attorno a problematiche della materia, anche utilizzando nella discussione una terminologia adeguata e dimostrando la capacità di collegare i vari argomenti del programma.
A titolo puramente indicativo, la durata del colloquio è di circa 30 minuti.
The assessment of acquired knowledge consists in an oral colloquium, in the course of which the students should dempnstrate, as the minimum, the knowledge of the essential principles of developmental biology, the ability to reason about problems of developmental biology, also using in the colloquium an appropriate terminology and showing the ability to link the different aprts of the program.
As a pure indication, the duration of the examination is about 30 min.
Commissione d'esame:
Presidente: Prof. Massimiliano Andreazzoli
Prof. Ugo Borello.
Supplenti
Prof. Marco Onorati
Dott.ssa Alessia Muscò
Dott. Matteo Digregorio
Examination Committee:
President: Prof. Massimiliano Andreazzoli
Prof. Ugo Borello
Substitute members:
Prof. Marco Onorati
Dr Alessia Muscò
Dr Matteo Digregorio
