发育生物学——体节与神经系统
神经系统的发育生物学和病理生理学
神经系统的发育生物学和病理生理学神经系统是人体最为复杂的系统之一，它不仅控制着我们的身体活动与行为，同时也是情感、思维和感知的重要载体。
大脑、脊髓和周围神经组织的发育和功能异常会导致多种神经系统疾病。
因此，了解神经系统的发育和病理生理学是预防和治疗神经系统疾病的重要基础。
一、神经系统的发育生物学1.神经系统的建立神经系统的建立始于受精卵形成后的第3周，随着原始神经管的形成，初步的脑和脊髓开始形成。
在17-28天的早期胚胎期，原始神经管开始分化为三个主要脑室:前脑、中脑和后脑。
这些脑室内涵着脑脊液中的多种物质，是大脑的主要构成部分。
2.神经细胞的生成和移动神经元和胶质细胞是神经系统的两种主要类型。
神经元是信息传输的基本单位，而胶质细胞则支持和维护神经元的正常体系。
在早期胚胎发育的阶段，神经元和胶质细胞主要从神经管的上皮细胞发展而来。
神经元的细胞体和神经胶质细胞的细胞体则开始向神经管的内侧移动。
3.神经元突触的形成在神经管形成后，神经元的产生持续到胎儿期。
而在该阶段，神经元之间的突触连接变得尤为重要。
通过刺激和神经元之间的相互作用，突触连接可以对人类行为产生深远的影响。
二、神经系统的病理生理学1.神经系统的结构与功能神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统两大部分。
中枢神经系统包括脑和脊髓，而周围神经系统包括神经根、神经丛和支配各个组织和器官的周围神经。
这些系统的正常结构和功能对于健康至关重要。
2.神经系统疾病的分类神经系统疾病的分类和诊断是预防和治疗的基础。
主要疾病包括脑血管疾病、癫痫、头痛、神经肌肉疾病、帕金森病、阿尔茨海默病和多发性硬化症等。
其中，阿尔茨海默病和多发性硬化症是目前尚未有有效治疗方法的难治性疾病。
3.神经系统疾病的治疗神经系统疾病的治疗方式包括药物治疗、手术治疗和康复治疗。
药物治疗包括对神经元和神经递质的药物干预。
手术治疗则针对不同的神经系统疾病制定不同方案。
康复治疗则包括物理治疗、言语治疗和职业治疗等不同形式的康复。
发育生物学神经系统发育课件
神经系统的发育和再生： 神经细胞的发生和增殖
细胞分化
细胞迁移
形成神经回路
神经活动 （正常）
修复和再生 （外伤&疾病）
第一节
神经管的发育
➢ 神经胚发育概述 ➢ 神经管的发育 ➢ 神经嵴的衍化 ➢ 小结
一．神经胚发育概述
神经系统的组织发生过程
中枢神经系统 神经系统
周围神经系统
神经嵴 神经胚
神经管 原肠胚外胚层
前脑泡
端脑 端脑泡腔 两个侧脑室
前N孔闭合
间脑前脑泡腔 第三脑室
脑 泡 中脑泡 中脑
Brain vesicle
后脑
菱脑泡 末脑 （后）
菱脑泡腔
背：四叠体 腹：大脑脚 中脑泡腔：中脑 导水管 脑桥、小脑
延髓
第四脑室
脑的发育（解剖学角度）
● 脑发育与脊髓比较
1. 脊髓的神经管壁形成典型的节段性，其结 构基本上一致；而脑部的分化速度则因部 位而不同，其结果在脑部出现了多个脑 泡—成体脑的各部结构；
2. 神经嵴细胞的多能性
表现： ➢周围神经系统的神经节和神经胶质细胞 ➢肾上腺髓质的嗜铬细胞 ➢黑色素细胞 ➢滤泡旁细胞 ➢颈动脉体ⅰ型细胞 ➢间充质细胞→头颈部的部分骨、软骨、肌肉及结缔组织
小结
神经胚形成：
(A) 神经板期 (B) 神经褶期 (C) 神经管期
神经管的形成：受分子调控的过程
神经管与神经嵴：一个过程的两个结果
神经胚的发育-神经板期
神经胚的发育-神经褶期Fra bibliotek神经胚的发育-神经管期
二．神经管的发育
（一）神经管的形成 （二）神经管细胞的增殖 （三）神经管细胞的迁移 （四）神经管的闭合 （五）神经管的分化
发育生物学复习重点
文春根发育生物学复习重点名词解释1、形态发生决定子：也称形成素或胞质决定子，存在于卵细胞质中的特殊物质，能够制定细胞朝一定方向分化，形成特定组织结构。
2、顶体反应：是指受精前精子在同卵子接触时精子顶体产生的一系列变化。
顶体反应释放的水解酶溶解和精子结合的卵黄膜或透明带，并在该位置进行精卵细胞膜的融合。
3、初级神经胚形成：原肠胚的脊索中胚层诱导其上方的外胚层形成神经系统这个关键的诱导作用，传统地被称为初级胚胎诱导。
4、卵裂：从受精卵到囊胚阶段的细胞分裂，是一系列的有丝分裂，在卵裂过程中，细胞质没有增加，受精卵的细胞质被分配到越来越小的卵裂球之中，卵裂过程中，并没有生长的时期，相邻的两次卵裂之间的间隔时间很短，从而使细胞质与细胞核的比率越来越小。
5、ZP3：称为透明带蛋白，它与ZP1、ZP2以网状的骨架结构存在于透明带中，ZP3能结合精子，并引发顶体反应。
6、多线染色体：分裂间期形成的染色体，由于复制多次而没有分离其复制产物，许多染色线集合在一个染色体中，同时由于染色线折叠形成带与间带很明显区别的结构（2分）。
7、拟常染色体：含有与X染色体共有的DNA序列（1分），这使它能在有丝分裂期间与X染色体配对（1分）。
8、乌尔夫氏再生：将成体蝾螈晶状体除去后（1分），可以从虹膜背缘再生出新的晶状体。
9、阈值：变态过程中涉及的主要问题是发育事件的相互协调，协调变态的工具好象是产生不同的特异影响需要不同数量的激素（2分）。
10、Bohr 效应：多数脊椎动物的血红蛋白显示出与氧的结合随pH的升高而增加11、原肠作用：胚胎细胞剧烈的、高速有序的运动过程，通过细胞运动实现囊胚细胞的重新组合。
12、精子获能：是指精子获得穿透卵子透明带能力的生理过程，是精子在受精前必须经历的一个重要阶段。
13、胚胎诱导:在有机体的发育过程中，一个区域的组织与另一个区域的组织相互作用，引起后一种组织分化方向上的变化的过程称为胚胎诱导。
14、原条：鸟类和哺乳类原肠胚形成中的结构，由上胚层中预定中胚层和内胚层细胞组成，这些细胞通过原条进入胚胎内部，胚胎形成了三胚层，原条最终消失。
发育生物学名词解释
名词解释1.先成论(Preformation)：生物个体的各个组成部分早已存在于胚胎中，只随胚胎发育过程而长大。
2.后成论(Epigenesis)：胚胎各部分在发育中逐渐形成。
3.嵌合生长(Mosaic Development)：合子因子不均等分配到子细胞中，发育命运的分化，4.调肖生长(Regulative Development)：胚胎局部受损或被排除后仍能正常发冇。
5.诱导(Induction)：一种组织指导另一种相邻组织的发育---- By Spemann and Mangold,NP96.Pattern Formation：细胞特性发生时空分化，胚胎形成有序结构，包括体轴形成和胚层形成。
7.Morphogenesis：胚胎发育到一泄阶段以后，其立体形态显著改变，最突岀的在原肠作用开始后。
& 生长(Growth)：胚胎在体积显著增加，原因是细胞数量体积增加，胞外基质增加体腔形成。
9.House keeping gene (protein)：所有细胞中都有。
10.Tissue-specific gene (protein)：特殊细胞中赋予细胞特殊活性。
11.细胞命运(Fate of Cell)：正常情况下细胞的发冇方向，可被改变。
12.决^(Determination)：细胞特性发生了不可逆改变，发育潜力已经单一化。
13.Specification：中性环境下离体培养，细胞仍按正常命运发育。
14.形态素(Morphogen)：信号分子或转录因子沿一泄方向形成浓度梯度和活性梯度，从而使胚胎获得精确的位置信息，影响细胞命运和生物发冇图式。
15.侧向抑制(Lateral Inhibition)：一组细胞具有相同的分化命运,其中一个细胞开始分化时, 就会分泌抑制信号抑制相邻细胞向同一命运分化。
侧向抑制可以产生间距模式(SpacingPattern),如头发和神经元的发冇。
16.发冇可靠性：发育程序稳左，不因为物质的暂时浓度差异和环境因素(温度)发生本质改变。
发育生物学资料
发育生物学复习资料一、名词解释1．MPF：促成熟因子。
由孕酮产生并诱导卵母细胞恢复减数分裂的因子。
2．同源异型框基因：可导致同源异型突变的基因称为同源异型基因。
同源异型基因都具有同源异型框序列，但是含有同源异型框的基因除了同源异型基因之外，还有一些不产生同源异型现象的基因统称为同源异型框基因。
3. hnRNA：异质性核RNA，也称细胞核内前体RNA。
其特点是分子量比mRNA大，半衰期较短。
4.胚盾：脊椎动物局部卵裂胚胎的胚盘层表面上的未来胚胎形成的起始部位，由于多少有些肥厚和不透明，所以可与周边部分明显地区别开来。
在无羊膜类是以此为中心开始形成原肠，在爬行类系由此产生中胚层性脊索管，在鸟类和哺乳类则形成原条。
5．体节:当原条退化，神经褶开始向胚胎合拢时，轴旁中胚层被分割成一团团细胞块，称作体节。
6．母体效应基因：在卵子发生过程中表达，并在卵子发生及早期胚胎发育中具有特定功能的基因称为母体效应基因。
7.原肠作用：是胚胎细胞剧烈的高速运动过程，通过细胞运动实现囊胚细胞的重新组合。
8.胞质定域：形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布，受精时发生运动，被分割到一定区域，并在卵裂时分配到特定的裂球中，决定裂球的命运，这一现象称为胞质定域。
9.顶外胚层嵴AER：在鸟类和哺乳类中胚层诱导肢芽顶端前、后边缘的外胚层细胞伸长，形成一个增厚的特殊结构。
10.形态发生原：某些因子沿体轴的分布呈现一个浓度梯度，这些因子在每一局部的水平决定着这一区域的命运和反应。
由于这一过程的最终结果往往是由局部细胞形成某种形态结构，具有这种性质的因子被称为形态发生原。
11. Nieuwkoop中心：初级胚胎诱导作用第一阶段即受精时，在精子入卵点对面的植物极裂球中，由于动物极和植物极细胞质的混和导致裂球内部背部化决定子激活，这些含有已激活的背部决定子称为Nieuwkoop中心。
12.关联发育：胚胎一部分变化可以诱导另一部分发生变化，也就是不同模块之间发育具有相关性，这种现象称为关联发育。
生物学中的神经系统结构与功能知识点
生物学中的神经系统结构与功能知识点神经系统是人体重要的调节和协调系统，它由神经元和神经组织构成，承担着接收、传导和处理信息的重要功能。
了解神经系统的结构与功能对于深入理解生物学和人体的工作原理具有重要意义。
本文将介绍生物学中神经系统的主要结构和功能知识点。
一、神经系统的分类神经系统可以分为中枢神经系统和外周神经系统两大部分。
1. 中枢神经系统：由脑和脊髓组成，是神经系统的核心部分，负责接收、处理和发出信号。
2. 外周神经系统：包括脑外的所有神经组织，分为脑神经和脊神经两类，负责将信号传递至全身各个部位。
二、神经元的结构和功能神经元是神经系统的基本单位，具有多个特殊结构和功能。
1. 神经元的结构：神经元由细胞体、树突、轴突等结构组成。
2. 神经元的功能：神经元负责接收、传导和发出神经冲动，是信息处理的基本单元。
三、神经冲动的传导神经冲动是指神经信号在神经元之间的传递过程，神经冲动的传导取决于神经细胞膜的特性和离子的分布。
1. 神经细胞膜的特性：神经细胞膜具有半导体特性和电生理学特性，能够产生和传导电信号。
2. 离子的分布：神经细胞内外的离子浓度差异产生静息电位和动作电位等神经冲动。
四、神经递质的功能神经递质是神经系统中的化学物质，负责传递神经冲动和进行信息传递。
1. 神经递质的种类：神经递质种类众多，包括乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸等。
2. 神经递质的作用：神经递质能够影响神经冲动的传递和调节神经元之间的通信。
五、重要的神经系统结构神经系统中有一些重要的结构在神经信号的传递和调节中发挥着关键作用。
1. 大脑皮层：负责高级认知和情绪控制等复杂功能。
2. 小脑：负责协调肌肉运动和平衡。
3. 边缘神经系统：负责控制内脏器官和调节自主神经功能。
4. 神经节：是神经细胞体的集合，承担着信息传递和集成的作用。
六、神经系统的功能神经系统在人体中具有多个重要的功能。
1. 接收和传递信息：神经系统可以接收来自感觉器官的信息并传递到大脑进行处理。
发育生物学名词解释
绪论Embryology：胚胎学，是研究动物个体发生和生长及其发育机理的科学，其研究内容包括生殖细胞形成、受精、胚胎发育、胚胎与母体的关系、先天性畸形等Developmentalbiology：发育生物学，是应用现代生物学的技术研究生物发育的科学。
它主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡。
Ontogeny：个体发育，指多细胞有机体的整个生命过程，即生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老到死亡的整个生命发展过程。
生物的个体发育过程是在一系列基因的多层次网络调控下进行的。
Embryogenesis：胚胎发育，广义的胚胎发育一般分为胚前发育、胚胎发育和胚后发育三个阶段。
胚前发育主要是指生殖细胞（配子）发生和形成的过程。
胚胎发育是指自卵受精开始经卵裂、囊胚期、原肠期、胚层分化、组织器官发生、直至幼体形成。
胚后发育为幼体形成后的生长发育过程。
Metamorphosis：变态发育，有些动物的幼体与成体有着明显的差异，生活习性和形态结构与成体不同，需经过一段体制上发生很大变化的时期，才可发育成为成体，此称间接发育，即有幼虫期。
其幼体到成体的变化过程称为变态（metamorphosis）o Fertilization：受精，成熟的精子（sperm）（雄配子或小配子）和成熟的卵子（ovum）（雌配子或大配子）相结合（两个原核融合为一），形成受精卵（zygote，合子）的过程（第二章有）Cleavage:卵裂，细胞分裂快、没有细胞生长的间歇期，因而新生细胞的体积比母细胞小。
Blastula：囊胚，卵裂早期，在分裂球之间发生一不规则的空腔，随着卵裂次数的增加，分裂球的数目增加，到形成一团细胞时，其内逐渐形成一圆形的空腔，而分裂球排列在四周成一层，此时称囊胚，其内的腔称囊胚腔或卵裂腔（blastocoel），囊胚壁的细胞称囊胚层（blastoderm）。
有些动物的囊胚无腔，称实心囊胚。
神经元的生长发育和死亡PPT课件
神经系统发育过程中的三个特点：
•中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的神经上 皮细胞(早期的神经管管壁及后来的室管膜层) •在发育过程中，由于细胞间的相互作用导致细胞及其 突起的重新配布 •发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了基因及 基因外因素的相互作用，其中细胞间的相互作用是起 着关键作用的因素
Neuroscience
• 集束化(fasciculation): 轴突沿着ECM上分子行进，最后生 长在一起形成束状结构。
2、树突的生长发育
• 树突晚于轴突长出 • 轴突从支配的靶区中逆行运输一些化学信息(如NTF等) 到神 经元胞体，启动树突的生长 • 树突发育早期，会出现过多生长和分支，后来通过“修剪” 过程，把与功能不相适应的树突分支“修剪”，保留其基本分 支 • 树突发育的时空规律：胞体大、轴突长的神经元树突发育起 始时间早于胞体小、轴突短的神经元树突
Neuroscience
5、活动依赖的突触重派
Activity Dependent Synapse Rearrangement
突触重派是神经活动及突触传递的结果。 神经活动是驱动皮质内神经环路发育的重要因素，同时也 是突触联系通路三个阶段中address selection中的最后步骤。
Neuroscience
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神经元联系最终模式的建立与下列的五个过程有关
❖ 轴突的长出，选择合适的途径到达正确的靶细胞 ❖ 树突的长出，并形成特定的树突形态 ❖ 轴突选择特定的靶细胞 ❖ 除去不正确的和多余的突触和轴突及树突的分枝，并剔除 错配的神经元 ❖ 突触联系最终模式的功能性改造
Neuroscience
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Hox complexes have a retinoic acid receptor response element (RARE) in the DNA before paralogue 1. This DNA enhancer element controls expression of many genes in the complex. In retinoic acid teratogenesis, Hox gene expression borders move into more anterior regions.
外胚层被诱导形成神经板
The nervous system is induced during gastrulation. The ventral tissue has not been determined at the time of transplantation, and the neural tissue is induced during gastrulation.
神经系统是背方外胚层由邻近组织，特别是组织者 (organizer)区域发出的诱导形成的。
体节是沿前后轴按照预定顺序形成的
Growth factor FGF and retinoic acid (RA) gradients help to pattern the anteroposterior axis in the mouse embryos
组织者的作用及神经诱导：genes in the organizer
A similar pattern of gene activity in the 2 animals, with homologous genes being expressed.
Goosecoid, is an early marker of the organizer that is expressed in the cells giving rise to foregut, pre-chordal plate and notochord; mimic almost all the properties of the organizer.
特点：外胚层 细胞下陷进入胚胎 形成实心细胞索， 然后在细胞索中心 产生空洞形成中空 的神经管。
鸟类、哺乳类 、两栖类动物胚胎 的后部神经管及鱼 类胚胎的全部神经 管的形成采取此种 方式。 斑马鱼神经管的形成
神经诱导作用
Organizer mesoderm 诱导神经管的形成 两栖动物胚胎胚孔背唇诱导第二胚轴形成的作用叫做primary embryonic induction
Temporal and spatial colinearity: order of Hox genes in DNA follows the antero-posterior body axis.
Why have Hox genes stayed together in a complex?
Fig. 19
In the mouse, 4 Hox complexes, designated Hoxa, b, c, d
果蝇HOM-C的表达使每一个体 节被进一步特化， The homeobox genes are a widespread conservation of developmental genes in animals
敲除或过表达Hox 基因均可造成体轴模式建成的改变
Hoxa3 -/- : structural defects
in the regions of the head and thorax; but more posterior axial structures, show no evident defects.
敲除或过表达Hox 基因均可造成体轴模式建成的改变
Homeotic transformation: loss of Hox gene function results in the conversion of one body part into another. e.g.,
Hoxa8-/- mice, the first lumbar
Hox基因在小鼠体节中的表达
The patterns of Hox gene expression could specify the identity of the tissues at different position
For example, the pattern of expression is quite different in anterior and posterior regions of the body axis
Patterns of Hox gene expression in the mesoderm of chick and mouse embryos, and their relation to regionalization
Hoxd9 and Hoxd10 are expressed at the transition between lumbar and sacral regions, as Hoxc5/6 at the cervical and thoracic vertebral transition in both chick and mouse.
神经管形成的起始：来自背部中胚层的信号诱导预置神经板 边缘的细胞的背测收缩，而预置的表皮细胞向中线移动，使表皮 与神经板交接处凸起形成神经褶。
Primary neurulation的过程
神经管形成的扫描电镜图
神经管与相邻外胚层细胞分离可能与细胞粘连分子有关
神经管沿A－P 轴线依次闭合， 完成形成过程。
An antero-posterior gradient of FGF develops in the embryo, with its high point at the node
The somites are formed when the FGF levels drops to some low threshold.
vertebra is transformed into a rib-bearing thoracic vertebra.
microRNA may be involved in post-transcriptional regulation of Hox gene expression.
Hox基因缺陷导致肢体相应部位的缺失
人的多指症也可能
与Hox基因的异位 表达有关
神经管的形成
神经管(neural tube)是中枢神经 系统的原基，其形成称为 neurulation。其方式分primary neurulation和secondary neurulation两种。
1. Primary neurulation: 由外胚层细胞增殖、内陷并最终 离开外胚层表面而形成中空的神经管 。绝大多数脊椎动物前部神经管的形 成采用此种方式。
Retinoic acid secreted by the somites forms an opposing gradient that antagonizes FGF.
体节是沿前后轴按照预定顺序形成的
Somites differentiate into particular axial structures depending on their position along the antero-posterior axis: anterior-most – skull, posterior-cervical vertebrae, more posterior-thoracic vertebrae with ribs. Position specification
前后轴上不同位置的体节的特性是由Hox基因特化的
• HOM-C基因的结构十分复杂，有的基因有多个启动 子和多个转录起始位点。其另一个重要特征是都含有 一段的保守序列，称为同源异型框(homeobox)。含 有同源异型框的基因统称为同源异型框基因 (homeobox gene)。
• 由同源异型框编码的同源异型结构域 (homeodomain) 可形成与DNA特异性结合的螺旋转角-螺旋结构 (helix-turn-helix) 。
HOM-C同源异 型框形成与 DNA特异结合 的螺旋-转角螺旋结构。
Hale Waihona Puke 后轴上不同位置的体节的特性是由Hox基因特化的
Patterning along anteroposterior axis involves the expression of a set of genes that specify positional identity or positional value along the axis. The Hox genes.
脊椎动物体节与早期神经系统的模式建成
在原肠运动进行的过程中及之后一段时间内，脊椎动 物的模式建成沿身体的前后轴和背腹轴进行。
Key morphogenetic events are the formation of the somites, which give rise to muscles, skeleton and dermis. 轴旁中胚层由紧邻脊索增殖较 快的中胚层细胞形成纵列的细胞索，并很快横裂为左右 成对的体节。体节共42-44对，分化为真皮、中轴骨骼 及骨骼肌。
Posterior dominance or posterior prevalence : more posteriorly expressed Hox genes tend to inhibit the action of the Hox genes normally expressed anterior to them.