卵子发育过程中染色质重构和基因转录调控(精)

一名词解释1.个体发育（ontogeny）的机制：即生命个体的生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、成熟、衰老和死亡的发展过程的机制2.形态发生（morphogenesis）：不同表型的细胞构成组织、器官，建立结构的过程。

3.图式形成（pattern formation）：胚胎细胞形成不同组织、器官和构成有序空间结构的过程。

4.发育命运图（fate map）：对每一个卵裂球进行标记，追踪不同卵裂球的发育过程，可在囊胚表面划定不同的区域，显示每一区域细胞的发育趋向，这样的分区图称为发育命运图。

命运图反映了胚胎在发育过程中个各区域细胞的运动趋势，并不是细胞的分化情况5.特化图（specification map）：是将囊胚切成小块，每小块分别在基本培养基中生长，观察它们形成哪一种组织。

特化图可以在一定程度上反映出细胞的分化情况6.细胞分化(cell differentiation)：从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过程叫细胞分化7.定向分化：诱导胚胎干细胞定向分化为某种特殊类型的细胞。

8.多潜能性：胚胎干细胞能分化产生内、中、外三个胚层，每个胚层分别分化形成身体的各种组织和器官，发育形成完整个体，这种特性即为胚胎干细胞的多潜能性。

9.定型(commitment)：细胞在分化之前，将发生一些隐蔽的变化，使细胞朝特定方向发展，这一过程称为定型。

定型分为特化(specification)和决定(determination)两个时相10.特化(specification)：当一个细胞或者组织放在中性环境(neutral environment)如培养皿中可以自主分化时，就可以说这个细胞或组织已经特化(specialized)了11.有条件特化(conditional specification)：胚胎发育初始阶段，细胞可能具有不止一种分化潜能，和邻近细胞或组织的相互作用逐渐限制了它们的发育命运，使它们只能朝一定的方向分化。

染色质构象与基因表达调控的关联分析染色质构象是指染色质在三维空间中的组织方式，包括了DNA的空间组织和与其相关的蛋白质的空间排列。

研究表明，染色质构象与基因表达调控之间存在着密切的关联。

本文将分析染色质构象与基因表达调控的关联，探讨其可能的机制。

染色质开放与基因的活性表达密切相关。

染色质通常以两种形态存在：开放型和紧缩型。

开放型染色质指的是染色质的区域较为松散，DNA容易被转录因子和其他调控因子访问，进而促进基因的转录和表达。

相反，紧缩型染色质对DNA的访问性较差，导致基因的沉默和抑制。

因此，染色质构象的松紧程度是决定基因表达水平的重要因素之一。

通过研究染色质构象的三维空间结构，科学家们已经发现了染色质构象与基因表达调控之间的关联。

一种常用的研究方法是染色质相互作用谱系图（Hi-C）技术，该技术可以用于分析基因组中染色质区域之间的相互作用频率。

研究发现，基因座在染色质结构中的空间位置与其表达水平密切相关。

具体而言，高度表达的基因往往位于染色质构象中的开放区域，而低度表达或沉默的基因则位于紧缩区域。

染色质上的转录调控因子和非编码RNA也参与了染色质构象与基因表达调控的关联。

转录因子是一类能够结合到DNA上并调节基因转录的蛋白质，它们可以通过与染色质相互作用来调控目标基因的表达。

研究表明，转录因子可以改变染色质的空间结构，从而影响基因的表达。

此外，非编码RNA，特别是长链非编码RNA（lncRNA），也能够与染色质相互作用，并通过改变染色质构象来调节基因的表达。

这些转录调控因子和非编码RNA通过调控染色质构象，影响基因的可及性，从而调节基因的表达水平。

另外，染色质构象与表观遗传修饰也具有密切的关系。

表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰等一系列修饰方式，能够对基因的表达进行调控。

研究发现，染色质构象与表观遗传修饰之间存在着相互关联的机制。

一方面，表观遗传修饰可以影响染色质的构象。

例如，DNA甲基化可导致染色质紧缩，进而抑制基因的表达。

真核细胞中DNA与蛋白质结合形成染色质和染色体是生物进化的必然结果〔1〕。

核小体(Nucleosome)是染色质的基本结构单位，其为长度约160bp的DNA绕由H2A, H2B, H3和H4各两分子形成的八聚体约两圈的粒状结构, 其中H3和H4各两分子形成的四聚体位于八聚体的中间, 其两端均与H2A和H2B各一分子形成的二聚体结合。

第五种组蛋白H1或称H5与连接两核小体之间的DNA结合, 并与相邻两核小体首尾相联, 以稳定核心组蛋白与DNA双链的结合。

Crane等(1997)对H1与核小体的结合位置提出新的看法〔2〕, 认为染色质的高级结构是以核小体为基本结构单位的一级结构经过进一步的盘绕、折叠而形成。

由于染色质是真核细胞遗传信息的载体, 真核基因的表达调控一定与染色质密切相关。

研究染色质的结构及其在基因表达调控中的作用, 对于揭示真核生物基因表达调控的机理有重要意义。

1转录区染色质对DNaseI的敏感性增加真核生物的染色质结构在不同物种间无显著差异, 核小体的体积也基本恒定, 但核小体间连接DNA的长度是可变的, 它在不同的物种中, 以及不同的组织, 有时不同的发育阶段均有可能不同。

例如, 菜豆(Phaseolus vulgaris)的子叶和叶片组织中, 染色质核小体的重复长度有差异, 叶片中为191bp, 而子叶中缩短到177bp, 但没有发现这种差异与基因的特异表达有关〔3〕。

Murray和kennard的进一步研究却发现, 菜豆子叶特异表达的基因-菜豆蛋白基因(phaseolin)的染色质区对DNaseⅠ的敏感性比叶片中强, 说明染色质对DNaseⅠ敏感与基因的转录有关。

在豌豆(Pisum sativum)中, Steinmuller 等(1986)〔4〕研究了另一储藏蛋白-豆球蛋白(Legumin)基因的染色质在子叶和叶片中变化。

在子叶中靠近豆球蛋白基因3'端的染色质对DNaseⅠ的敏感度比叶片中高5倍。

《发育生物学》课后习题答案绪论1、发育生物学的定义，研究对象和研究任务？答：定义：是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。

研究对象：主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老死亡，即生物个体发育中生命现象发展的机制。

同时还研究生物种群系统发生的机制。

2、多细胞个体发育的两大功能？答：1.产生细胞多样性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时空特异性；2.保证世代交替和生命的连续。

3、书中所讲爪蟾个体发育中的一系列概念？答：受精：精子和卵子融合的过程称为受精。

卵裂：受精后受精卵立即开始一系列迅速的有丝分裂，分裂成许多小细胞即分裂球，这个过程称为卵裂。

囊胚：卵裂后期，由分裂球聚集构成的圆球形囊泡状胚胎称为囊胚。

图式形成：胚胎细胞形成不同组织，器官和构成有序空间结构的过程胚轴：指从胚胎前端到后端之间的前后轴和背侧到腹侧之间的背腹轴4、模式生物的共性特征？答：a.其生理特征能够代表生物界的某一大类群；b.容易获得并易于在实验室内饲养繁殖；c.容易进行试验操作，特别是遗传学分析。

5、所讲每种发育生物学模式生物的特点，优势及其应用？答：a.两粞类——非洲爪蟾取卵方便，可常年取卵，卵母细胞体积大、数量多，易于显微操作。

应用：最早使用的模式生物，卵子和胚胎对早期发育生物学的发展有举足轻重的作用。

b.鱼类——斑马鱼受精卵较大，发育前期无色素表达，性成熟周期短、遗传背景清楚。

优势：a,世代周期短；b,胚胎透明，易于观察。

应用：大规模遗传突变筛选。

c.鸟类——鸡胚胎发育过程与哺乳动物更加接近，且鸡胚在体外发育相对于哺乳动物更容易进行试验研究。

应用：研究肢、体节等器官发育机制。

d.哺乳动物——小鼠特点及优势：繁殖快、饲养管理费用低，胚胎发育过程与人接近，遗传学背景较清楚。

应用：作为很多人类疾病的动物模型。

e.无脊椎动物果蝇：繁殖迅速，染色体巨大且易于进行基因定位。

酵母：单细胞动物，容易控制其生长，能方便的控制单倍体和二倍体间的相互转换，与哺乳动物编码蛋白的基因有高度同源性。

卵子发生过程中表观遗传学的变化摘要：卵子发生过程中染色质结构发生了显著的变化，并且基因转录活性也发生了相应的改变；而表观遗传修饰在染色质重构和基因转录调节中发挥了重要的作用。

在卵子发生过程中表观遗传信息都发生了较大变化，包括DNA甲基化作用、组蛋白修饰作用、染色质重塑、遗传印记、非编码RNA等。

本文对卵子发生过程中的表观遗传学信息变化进行综述。

关键词：卵子发生表观遗传学变化 DNA甲基化遗传印记非编码RNA尽管生物体的每个体细胞都含有相同的基因组，但是在不同细胞的不同时期，基因的表达并不相同。

表观遗传学(epigenetics)是阐明基因组功能及基因表达的关键研究领域之一[1]。

它主要研究DNA序列不变的情况下基因表达改变的修饰，这种修饰不仅可以影响个体发育，而且还可以遗传给子代。

表观遗传学研究包括DNA甲基化、组蛋白修饰(histone modifications)、非编码RNA(non-coding RNAs，ncRNAs)调控、基因组印记等几个方面，任何一方面的异常都将影响染色质结构和基因表达。

而卵子的发生过程又经历了减数分裂、有丝分裂、和染色体重组等相当复杂的过程；因此，在卵子发生过程中表观遗传信息都发生了较大的变化，同时了解在其过程中表观遗传信息的变化对于研究后代遗传信息的改变至关重要。

1 卵子的发育卵细胞发育在卵巢内进行，经历增殖期、生长期和成熟期3 个发育阶段。

哺乳动物在胚胎期由卵黄囊内胚层经过变形运动沿后肠系膜迁移到生殖腺的原始生殖细胞，在性别分化后形成卵原细胞，经过一定次数的有丝分裂增加同类型细胞的数量，然后由卵原细胞发育形成初级卵母细胞。

继而，初级卵母细胞进行生长、发育，积累各种营养物质，进行卵质分化及结构建造，合成和贮存胚胎发育所需的各类信息。

初级卵母细胞完成生长后，进行两次成熟分裂。

在此过程中出现两个停滞现象。

第1 次停滞是在第1 次成熟分裂的前期（MⅠ）的双线期，此时，高度分散的染色质周围有完整的核膜，称为生发泡期（germinal vesicle，GV），卵在等待促性腺激素的信号或从抑制卵泡发育的环境中释放；第2 次停滞在第2 次减数分裂中期（MⅡ），卵等待受精。

染色质结构和调控在生殖细胞发育中的作用研究生殖细胞发育是遗传学研究中的重要领域，也是人类生殖健康的基础。

染色质结构和调控在生殖细胞发育中发挥着重要的作用，在生殖健康的保障中起着至关重要的作用。

一、染色质结构对生殖细胞发育的影响1、染色体形态的变化在生殖细胞发育过程中，染色体的形态会经历重要的变化。

从单倍体到二倍体的减数分裂过程中，染色体会出现染色单体，90%的染色单体都是由交叉互换和交叉不互换形成的。

这些变化对生殖细胞的发育有着重要的影响。

2、染色质的三维结构在生殖细胞中，染色体的三维结构对其功能有着至关重要的作用。

长期以来，科学家们一直致力于解析染色质三维结构的构成和功能。

这些研究不仅有助于我们更好地理解染色质结构如何影响生殖细胞发育，还有助于我们设计更有效的治疗方案。

二、染色质调控在生殖细胞发育中的作用1、转录调控在生殖细胞发育过程中，转录因子和染色体结构起着重要的作用。

研究者们在生殖细胞中发现了许多特殊的转录因子，这些因子在调控基因表达过程中起着至关重要的作用，有助于维持生殖细胞的稳定性和功能。

2、RNA修饰RNA修饰是在RNA转录和翻译过程中发生的修饰作用。

这些修饰可以影响RNA的稳定性、翻译过程和表达水平，从而对生殖细胞的发育和功能产生重要的影响。

例如，多个 RNA修饰修饰酶已在卵和精细胞以及其前体产物中鉴定出来，它们可以影响转录和RNA翻译并发挥重要的调控作用。

3、表观遗传调控表观遗传调控是指DNA序列不变情况下，通过某些化学修饰转移从而影响基因表达的调控模式。

在生殖细胞发育过程中，表观遗传调控起着重要的作用，有助于维持细胞的特殊性质和功能。

三、结论生殖细胞发育是一个复杂的过程，染色质结构和调控在其中起着相当重要的作用。

现在，我们对染色质结构和调控的了解还很不完善，需要更多的研究和发现。

未来，我们有望发现更多的基因调控机制，并在此基础上设计更有效的治疗方案，为人类的生殖健康提供保障。

基因转录调控的进一步研究和发展基因转录调控是指细胞内在原有基因序列基础上，通过转录因子、miRNA、染色质重塑等方式，对基因的转录进行调控的过程。

这一过程的复杂性和精细性，决定了细胞多样性和本质差异。

同时，人类的健康和疾病，也与基因转录调控紧密相关。

因此，基因转录调控的研究需要不断深化，以推动生物医学科技的发展，为抗癌、抗病毒等临床治疗提供更加有效的手段。

一、基因转录调控的机制基因转录调控的机制很多，其中主要的有转录因子、miRNA和染色质重塑等。

1. 转录因子转录因子是指一类蛋白质，具有结合特定DNA序列的能力。

它们与DNA的结合可以激活或抑制基因的转录过程，从而发挥不同的生物学功能。

此外，转录因子还可以与其他蛋白质、核糖核酸等分子相互作用，形成反应网络，进一步影响基因的转录和表达。

2. miRNAmiRNA是一类非编码RNA，其长度约为21-25 nt。

它们通过配对作用，与靶基因RNA结合，并导致其降解或者翻译受阻。

miRNA是一种常见的基因调控机制，特别是在动物发育、细胞分化和代谢等方面发挥了重要作用。

同时，miRNA也对某些疾病的发生和发展起到了一定的调节作用。

3. 染色质重构染色质重构是指通过染色质重构因子，将DNA包装成不同状态，从而对基因的转录过程进行调控。

其中，主要的染色质重构因子包括甲基化和翻译修饰等。

甲基化是指DNA上特定位置（甲基化位置）被甲基化单元化合物修饰。

这一修饰状态影响基因的转录，同时也影响DNA的复制和修复。

翻译修饰则是指染色质蛋白上的化学修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化等。

这些化学修饰可以改变染色质的结构和稳定性，从而影响基因的转录和表达水平。

二、基因转录调控的研究现状目前，基因转录调控的研究已经成为生命科学的重要领域之一。

各国的生命科学研究机构，都在致力于基因转录调控的深入探索和研究。

在这一领域，最重要的一点是深入理解各种机制的相互作用和调控方式。

1. 转录因子与miRNA的相互作用转录因子和miRNA是基因转录调控的两个最重要的机制。

细胞染色质重构及其在基因转录调控中的作用研究细胞是生命的基本单位，而细胞核则承担着控制生命活动的重要职责。

在细胞核的维持和调控中，细胞染色质重构起着重要作用。

细胞染色质的结构非常紧密，浓缩了大量DNA，这使得基因的表达受到多种调控因素的影响。

本文将深入探讨细胞染色质重构以及其在基因转录调控中的作用研究。

一、细胞染色质重构的意义细胞染色质的结构非常复杂。

在细胞分裂过程中，染色质既要维持紧密聚集的状态，又要使基因在基因表达过程中能顺畅进行。

因此，细胞染色质的结构一直是生物学家们关注的重点。

基因转录调控中，细胞染色质结构变化是一个非常重要的环节。

细胞染色质的卷曲程度会影响RNA聚合酶的活性和结合，从而直接影响基因的转录和表达。

二、细胞染色质的结构与重构染色质的结构非常复杂，由DNA、RNA和蛋白质组成，而蛋白质在染色质中的含量主导着染色质的组织结构。

染色质结构中的核小体是由8个不同蛋白质组成的核小体蛋白组成的。

当细胞将DNA分裂成染色体时，染色质会随着染色体的复制而重组。

细胞染色质被一个名为“染色质重塑机”（chromatin remodeling enzymes）的酶复制和重组。

这些酶能够切割DNA链，允许RNA和其他蛋白质进入DNA序列中。

这些重组过程可以影响DNA上复合特定核小体蛋白质的位置，进而调整基因的表达。

三、细胞染色质的重构与基因转录调控的关系细胞染色质的组织结构在整个基因转录调控过程中起着至关重要的作用。

细胞染色质的卷曲程度能够影响RNA聚合酶的活性和结合，从而直接影响基因的转录和表达。

而细胞染色质的结构变化就是基因转录准备和启动的重要步骤之一。

在基因转录调控中，染色质重构机器通过切割DNA链和通过蛋白质组成的核小体的复制，使RNA聚合酶能够更容易地接近染色质，从而启动基因表达过程。

染色质重构还促进与染色质相互作用的蛋白质定位，从而调整细胞核中DNA的复制和修复。

四、结论通过细胞染色质的重构在基因表达过程中，可以有效地控制蛋白质合成的方式和数量，从而控制整个细胞的生长和发育等。

细胞核内染色质结构及其对基因表达调控的作用细胞核内染色质是一个复杂的结构，其中包含着我们人类所有的基因信息。

虽然我们在日常生活中难以观测到这个微小的结构，但是它对于人类生命的运转和进化却起着重要的作用。

在本文中，我们将探讨细胞核内染色质的结构以及它对基因表达的调控作用。

一、细胞核内染色质结构细胞核内染色质是由DNA、蛋白质和RNA组成的复杂结构，其中DNA是其中最重要的组成部分。

DNA是遗传信息的载体，而染色体是细胞中含有DNA的复杂结构。

每个细胞通常包含着一对染色体，其中包含的基因数目从几百到几千不等。

染色体在细胞分裂过程中起着重要的作用，从而保证不可逆地传递遗传信息。

DNA在细胞核内以一种高度有序的方式组织成染色体。

在正常情况下，DNA以一种松散的线性结构存在于细胞核中。

但是为了更好地进行基因表达调控，DNA还会在某些特定的区域被紧密地压缩成一种成为“染色体”的结构。

染色体是通过一种叫做“伸展臂”的结构与一种叫做核小体的结构相互作用而形成的。

核小体由一种叫做组蛋白H2A、H2B、H3和H4的蛋白质组成，这些蛋白质会缠绕在DNA上，形成了核小体，同时染色体的伸展臂会将核小体相互联系起来，形成一个完整的染色体。

二、细胞核内染色质对基因表达调控的作用细胞核内染色质对基因表达的调控作用是非常重要的。

它不仅可以促进或抑制基因表达，还可以影响基因突变和染色体易位。

1. 基因表达基因表达指的是基因中的信息通过蛋白质或RNA表达出来的过程。

细胞核内染色质以染色体的形式存在，其中包含着所有的基因信息。

其中有的基因会显性表达，有些则不会。

这与细胞核内染色质的组织和状态密切相关。

在染色体的不同部位可以存在某些诸如交错环（loop）和染色体区域间活素（interchromosomal decompaction）等调节机制，它们可以通过暴露或隐蔽某些区域的基因来影响基因的选择性表达。

2. 基因突变染色体易位是指两个染色体之间的不平衡转换。