染色質和染色體的結構

2021-01-20 生物100

染色質和染色體的結構

染色質是細胞核內能被鹼性染料染色的物質，它與染色體是在細胞周期不同階段相互轉變的形態結構。染色質指間期細胞內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性複合結構，是間期細胞遺傳物質的存在形式。染色體是指細胞在有絲分裂或減數分裂過程中，由染色質凝聚而成的棒狀結構。二者之間的區別不是在化學組成上，而是在構型上，反映出它們處於細胞周期的不同階段。在染色質的主要成分中，DNA和組蛋白是穩定存在的，DNA與組蛋白之比約為1：1。非組蛋白與RNA的含量則隨著細胞生理狀態的不同而變化，非組蛋白與DNA含量之比為（0.2~0.8）：1，RNA與DNA含量之比約為0.1：1。通常細胞代謝活動越旺盛，非組蛋白和RNA的含量就越高。細胞中的DNA絕大部分存在於染色質中，並且含量十分穩定。同一物種的各類細胞中的DNA含量是相同的，細胞不會由於分化而使每條染色質DNA增加或減少。但是，如果染色體數目發生變化，DNA的量也就會隨之改變。DNA分子是一條相當長的、沒有分叉的核苷酸多聚體，所含核苷酸數量巨大，例如，人的每條DNA鏈平均約含108個核苷酸。遺傳信息就貯存在DNA的序列中。染色體蛋白質與DNA分子遺傳信息的組織、複製和閱讀密切相關。它包括兩類蛋白，組蛋白和非組蛋白。組蛋白在維持染色質結構和功能的完整性上起著關鍵性的作用。非組蛋白是一大類非常不均一的蛋白質，目前，對於非組蛋白的認識遠不如組蛋白。

如果人體內每一個體細胞的DNA伸展開來，長度可以達到2m，平均每條染色體所含的DNA的長度約為5 cm，而如此長的DNA分子位於直徑僅為10μm甚至更小的細胞核中，可見其凝集的程度是非常高的。染色體是染色質在分裂期緊密捲曲凝縮的結構形式。染色體的多極螺旋模型是一種較早提出來的解釋染色體包裝的結構模型。根據這一模型的解釋，由DNA與組蛋白包裝成核小體，核小體彼此連接形成直徑約為10μm的核小體串珠結構，這是染色質包裝的一級結構。核小體鏈形成後，可通過螺旋形成直徑為30nm的纖維，這一纖維是由核小體排列呈螺旋管狀的結構。這種30nm的纖維被認為是染色體包裝的二級結構，但對其確切的構成方式還有爭議。30nm的螺線管進一步螺旋化形成直徑為0.4μm的圓筒狀結構，被稱為超螺線管，這是染色體包裝的三級結構。超螺線管進一步螺旋摺疊，可以形成2~10μm的染色單體，這就是染色體包裝的四級結構。經過逐級螺旋與摺疊，由DNA和蛋白質形成高度凝集的染色體。一條連續的DNA分子長鏈，經過四級的盤旋摺疊形成染色單體，其長度一次次地被壓縮。在多級螺旋模型提出後，又有一些新的模型被提出，主要是對染色體高級結構提出新的解釋。關於染色體的超微結構模型，目前還處在假說階段。

來源：人教版高中生物學新教材必修1教師用書

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