1
药理学基础学习精要
1.5.5.3.2 (二)染色质和染色体的分子结构
(二)染色质和染色体的分子结构

真核细胞染色质和染色体DNA和组蛋白(碱性蛋白)的含量比较稳定,两者的比率接近1 1∶。而非组蛋白(酸性蛋白)的含量变动较大,常随着细胞生理状态的不同而改变,RNA含量很少。

一条染色体在复制前含有一条DNA双链分子。在复制后每条染色体由两条DNA双链分子构成,其中每条DNA双链分子分别构成一条染色单体。在正常人体二倍体细胞中具有46条染色体,长短不一,如将这46条染色体中DNA的长度相加起来,其总长度可达1.7 m。这么长的DNA分子链,以及结合在这分子链上的许多组蛋白、非组蛋白等分子,在细胞分裂的间期它们是松散的丝状结构,即染色质是细丝状的、伸展开的。只是到细胞分裂期,松散的染色质才高度螺旋盘绕、折叠而变短变粗形成条状的染色体。其基本结构单位是核小体。每个核小体由核小体核心和连接丝组成,包括有200个碱基对(bp)的DNA链、8个组蛋白分子组成的八聚体及组蛋白分子H1。八聚体是由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两个分子组成。这些组蛋白分子互相挤在一起呈小圆盘状。146 bp的DNA分子链绕在八聚体的小圆盘外,缠绕1.75圈。八聚体和146 bp的DNA分子形成核小体核心。在两个相邻的核小体核心之间由50~60 bp的DNA分子连接,称为连接丝,其长度变异较大,随细胞类型不同而不同,其上结合一个H1组蛋白分子。很多个核小体通过一条DNA分子串连起来,形成一条念珠状的纤维,直径为10~12 mm,其上结合有非组蛋白和RNA等。研究发现有一类非组蛋白和H1结合,在螺旋化过程中起重要作用。这核小体串连的念珠状纤维为染色质(体)的一级结构。这条纤维的长度压缩为构成该纤维的DNA长度的1/7。

由核小体串连成的念珠状纤维进行螺旋盘绕,形成一条较粗短的中空螺线管,直径约为30nm。每周螺旋含有6个核小体,压缩为原来纤维长度的1/6。螺线管为染色质(体)的二级结构。由螺线管进一步螺旋盘绕,形成直径为400nm的超螺线管,压缩为原螺线管长度的1/40。这是染色质(体)的三级结构。超螺线管再螺旋化形成一条染色单体,压缩为原超螺线管长度的1/5,为染色质(体)的四级结构。总压缩程度(即包装率)为1/8 400(1/7×1/6×1/10×1/5=1/8 400)。