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Morfovirtual 2018

 

DISEÑO DE UNA ASIGNATURA TRADICIONALMENTE BIOLÓGICA PARA 5TO AÑO DE LA CARRERA LICENCIATURA EN BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR

Autores: Ana Clara Sanz Ochotorena DrCB Morfóloga Departamento Biología Animal y Humana. Facultad de Biología. Universidad de La Habana, Yamilka Rodríguez Gómez. DrCB Morfóloga Departamento Biología Animal y Humana. Facultad de Biología. Universidad de La Habana. Cuba
anita@fbio.uh.cu

Introducción
La biología del desarrollo trata de comprender los procesos y mecanismos por los que una única célula, el ovocito fertilizado, da lugar a un organismo completo, formado en el caso de los mamíferos por billones de células de cientos de tipos distintos. La biología del desarrollo ha vivido una época dorada en el último cuarto del siglo XX, en gran medida gracias a los avances en biología molecular y al uso de la genética en organismos modelo como la mosca Drosophila melanogaster, el nemátodo Caenorhabdites elegans y el pez zebra Dario rerio.
En estos primeros años del siglo XXI y con la generación de una cantidad masiva de datos en la biología (como por ejemplo, los proyectos genoma, que han entrado en una nueva fase tras el logro histórico de secuenciar el genoma humano, y que a día de hoy nos ofrece el genoma de muchas especies), la biología del desarrollo se enfrenta a nuevos retos. Sin embargo, el paradigma del desarrollo continúa siendo cómo una única célula origina un organismo entero.
Igualmente, la esperanza terapéutica de la medicina regenerativa ha renovado el interés por las células madre, cuya descripción y estudio se halla en la base de la biología del desarrollo.

En la carrera de Licenciatura en Biología en Cuba en los planes de estudio A y B se impartía Embriología y, en el Plan C, se cambió completamente el Programa y se denominó Biología del Desarrollo, ya con un enfoque integrativo y contemporáneo por el avance de la Biología Celular, Biología Molecular, Bioquímica y Genética. Los temas de la Biología del Desarrollo,  se han tratado en la asignatura de igual nombre la cual perteneció a la Disciplina Biología Molecular y Celular y ahora en el Plan E -que recién se aprobó por el Ministerio de Educación Superior y se inició en septiembre del 2018- fue trasladada a la Disciplina Genética y Evolución por considerarse que sus contenidos estaban más relacionados con esa disciplina. La Biología del Desarrollo pertenece al currículo propio y es obligatoria para los biólogos. 

Aunque el egresado de la carrera de Licenciatura en Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Biología de la Universidad de La Habana está capacitado entre otras habilidades para:

Realizar evaluaciones cualitativas y cuantitativas de biomoléculas, sustancias biológicamente activas y sus metabolitos.

Diseñar y realizar procedimientos de aislamiento y purificación de biomoléculas y metabolitos.

Caracterizar estructural y funcionalmente biomoléculas y metabolitos.

Estudiar, desde el punto de vista molecular y celular, las interacciones ambiente-organismo.

El estudiante de esta carrera no recibe como asignatura del currículo básico o propio, materias sobre Biología del Desarrollo. A solicitud de la dirección del Departamento Bioquímica que tiene la responsabilidad de esta carrera se diseñó hace cuatro cursos académicos la asignatura optativa Temas de Biología del Desarrollo Humano, la cual puede ser muy necesaria como complemento de su formación integral, tanto como para los que se dediquen a la investigación en el campo de las células madre, la clonación terapéutica,  estudios del genoma y la diferenciación celular y a temas actuales y futuros afines a la ontogenia humana.
Objetivos:

Mostrar la estructuración de la asignatura Temas de Biología del Desarrollo Humano 

Analizar su impartición a los estudiantes de la carrera Bioquímica y Biología Molecular.

Desarrollo:

TEMAS DE BIOLOGÍA DEL DESARROLLO HUMANO
Total de horas: 32
Conferencias: 20 horas
Seminarios: 8 horas (2 seminarios de 4 horas)
Seminario Final Integrador: 4 horas
Objetivo: Analizar la ontogénesis en humanos mediante la comprensión de las fases del desarrollo, de la formación de la placenta, los procesos de diferenciación y la regulación de cada una de las fases.

Evaluación: Por seminarios, tareas extraclase y un trabajo de curso final de un tema seleccionado por los estudiantes que debe ser una presentación en power point de 10 minutos, seguida de 5 de preguntas.
SISTEMA DE CONOCIMIENTOS
Fases del desarrollo ontogenético. Características de la gametogénesis y los gametos masculino y femenino. Espermatogénesis y Ovogénesis. Regulación génica de la gametogénesis. Fertilización. Alteraciones de la meiosis que resultan en aberraciones cromosómicas Técnicas de Reproducción Asistida. Embarazos gemelares. Segmentación o clivaje. Mórula y Blastocisto. Implantación y Formación de la placenta. Membranas extraembrionarias. Gastrulación. Bases moleculares y celulares de la morfogénesis. Diferenciación celular. Derivados de las hojas germinales. Formación de esbozos primarios de los órganos. Células madre. Experimentos de clonación. 
Requisitos: Que los estudiantes hayan recibido Biología Celular, Fisiología Animal, Genética y por supuesto Bioquímica
Los estudiantes seleccionan esta asignatura, entre una oferta de cuatro o cinco optativas, entre 15 y 20 como promedio de una matrícula total del 5to año de Bioquímica cercana a 40 estudiantes, es decir alrededor de la mitad de los alumnos.
Una vez culminados los temas Espermatogénesis y Ovogénesis, se orienta una tarea extraclase sobre la importancia de la Profase I de la meiosis y un análisis de cada una de sus etapas en la formación de cada gameto.
En el tema Fertilización se orienta un Seminario de Investigación y Participativo con las siguientes preguntas:

Por qué la fertilización es un proceso que tiene doble consecuencia?

Explique la reacción acrosómica de mamíferos

¿Qué es la polispermia?

¿Qué es el bloqueo rápido a la polispermia?

¿Cómo interpreta el bloqueo lento a la polispermia?

Explique los eventos moleculares que propician el inicio del desarrollo

¿Qué es reproducción asistida y la fertilización in vitro? Investigue y profundice. Tratamiento de la esterilidad y transferencia de embriones

En esta actividad se realiza una investigación por parte de los estudiantes de estos temas y en el aula una discusión muy provechosa y,  en ocasiones los alumnos traen casos reales a debatir.
En el tema sobre Implantación y Formación de la Placenta se orienta otra tarea extraclase en la cual deben realizar un esquema a mano (no copiar y pegar de algún dibujo de Internet) sobre la circulación placentaria y analizarla.

El siguiente seminario es sobre Derivados de las Hojas Germinales en el cual se discuten las siguientes preguntas:

Ectodermo

¿Cuáles tipos de poblaciones ectodérmicas se forman en el embrión de los mamíferos?

Mencione los principales derivados de la epidermis.

¿Cuándo aparece el ectodermo neural? ¿Cómo se forma la placa neural? ¿cómo es su regulación?

A partir de la formación de la placa neural, ¿cuáles eventos conducen a la formación y cierre del tubo neural? ¿cuáles genes se expresan?

¿Qué son las crestas neurales? ¿Cuál es su importancia? Mencione sus derivados.

¿Cuáles son las zonas en las cuales se diferencia el encéfalo tempranamente a partir del tubo neural?

Mesodermo

¿Cuáles son las regiones en que se diferencia el mesodermo en los vertebrados?

Mencione cuáles son los derivados del mesodermo intermedio y del lateral.

¿Qué son los somites y cuál es su importancia? ¿Cómo comienza su formación?

¿En cuáles zonas se derivan los somites?

 ¿Qué originan cada una de las zonas de los somites? Explique.

Mesodermo Intermedio

¿Cuáles son los derivados del mesodermo intermedio?

¿Cuáles son los tipos de riñones formados en los embriones de mamíferos?

¿Por qué el primer riñón que se forma a partir de la placa nefrotómica es tan importante?

¿Por qué se dice que el origen del riñón de los amniotas es dual?

¿Cómo se forma la gónada indiferente?

Al definirse un macho, ¿cómo se constituye el testículo, cuáles genes se expresan?

¿Cómo se define un ovario, cuáles genes se expresan?

¿Cuáles son los pares de conductos excretores y reproductores que se forman?

En el humano masculino ¿cuáles son los conductos de ambos tipos presentes?

Mesodermo Lateral

Mencione los derivados del mesodermo lateral.

Explique la importancia de esta parte del mesodermo.

¿Cómo se inicia la formación del corazón?

 Explique el inicio de la formación de los vasos sanguíneos.

Endodermo

¿Qué importancia tiene el tubo intestinal primitivo? ¿Cuáles sistemas tienen un origen endodérmico?

Explique la formación del hígado

Explique la formación del páncreas.

¿Qué significa “origen endodérmico”?

Explique la importancia de la faringe embrionaria.

En este seminario y –también para todos los temas- los estudiantes disponen de una carpeta en la Intranet con conferencias, bibliografía, presentaciones en ppt, animaciones y videos con la finalidad de ayudarlos a ver y comprender estos procesos de formación de los derivados de las hojas germinales y que la discusión en clase sea más provechosa.

Para culminar la asignatura los estudiantes seleccionan un tema de los que se exponen a continuación:

 

Tópicos a seleccionar para el Seminario Final Integrador

Células Madre. Definición.  ¿Qué son? ¿Por qué son importantes? Investigaciones. Terapia.  Desarrollo en Cuba

Trasplante de núcleos en animales. Potencia celular: células troncales embrionarias, células troncales adultas. Reprogramación celular.

Clonación en humanos. Criterios biológicos y éticos

Aspectos morfológicos y moleculares de la implantación del blastocisto

Crestas neurales

Genes homeobox en mamíferos. Su origen e importancia

Características del desarrollo humano  desde la tercera semana a la octava.

Desarrollo de las gónadas masculina y femenina. Línea germinal

Formación de corazón y vasos sanguíneos.

Amnios y Corion. Importancia biológica. Características en humanos

Embarazos gemelares y múltiples

Diferenciación celular. Determinación celular. Células y Tejidos

Otros dos temas que propongan los estudiantes y que sean de su interés y afines.
En el Anexo I se muestran las primeras páginas de las presentaciones en Power Point de algunos trabajos que los estudiantes exponen en su trabajo final.

Conclusiones:
La asignatura resulta muy motivante para los estudiantes. Expresan en sus opiniones al finalizar el semestre, satisfacción  y consideran es muy importante su contenido para la formación integral de un bioquímico

Bibliografía:

Carlson Bruce M., Embriología humana y biología del desarrollo Edición en español de la 5. ª edición de la obra original en inglés Human Embryology and Developmental Biology Copyright © 2014 by Saunders, an imprint of Elsevier Inc. 2014 Elsevier España, S.L. Travessera de Gràcia, 17-21 – 08021 Barcelona, España; 521pp.

Colectivo de autores. Plan D de la carrera Licenciatura en Biología. 2007; 227pp

Colectivo de autores. Plan E de la carrera Licenciatura en Biología. 2018; 288pp

Gilbert S and Barresi M. Developmental Biology. Eleventh Edition.  Sinauer Associates, Inc. 2016; 719pp.

Kimelman, D. & Bjornson, C. "Vertebrate Mesoderm Induction: From Frogs to Mice". In Stern CD. Gastrulation: from cells to embryo. CSHL Press. 2004.  pp. 363.

Liu Shu Q. "Early Embryonic Organ Development". Bioregenerative engineering: principles and applications. John Wiley & Sons. 2007; 351pp

Rothman TP. Ectoderm: neurulation, neural tube, neural crest. Lectures. Columbia University. 2015; 16pp

 

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