染色质和染色体的结构

染色质是细胞核内能被碱性染料染色的物质，它与染色体是在细胞周期不同阶段相互转变的形态结构。染色质指间期细胞内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质的存在形式。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质凝聚而成的棒状结构。二者之间的区别不是在化学组成上，而是在构型上，反映出它们处于细胞周期的不同阶段。

在染色质的主要成分中，DNA和组蛋白是稳定存在的，DNA与组蛋白之比约为1：1。非组蛋白与RNA的含量则随着细胞生理状态的不同而变化，非组蛋白与DNA含量之比为（0.2~0.8）：1，RNA与DNA含量之比约为0.1：1。通常细胞代谢活动越旺盛，非组蛋白和RNA的含量就越高。

细胞中的DNA绝大部分存在于染色质中，并且含量十分稳定。同一物种的各类细胞中的DNA含量是相同的，细胞不会由于分化而使每条染色质DNA增加或减少。但是，如果染色体数目发生变化，DNA的量也就会随之改变。DNA分子是一条相当长的、没有分叉的核苷酸多聚体，所含核苷酸数量巨大，例如，人的每条DNA链平均约含10⁸个核苷酸。遗传信息就贮存在DNA的序列中。

染色体蛋白质与DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读密切相关。它包括两类蛋白，组蛋白和非组蛋白。组蛋白在维持染色质结构和功能的完整性上起着关键性的作用。非组蛋白是一大类非常不均一的蛋白质，目前，对于非组蛋白的认识远不如组蛋白。

如果人体内每一个体细胞的DNA伸展开来，长度可以达到2m，平均每条染色体所含的DNA的长度约为5 cm，而如此长的DNA分子位于直径仅为10μm甚至更小的细胞核中，可见其凝集的程度是非常高的。

染色体是染色质在分裂期紧密卷曲凝缩的结构形式。染色体的多极螺旋模型是一种较早提出来的解释染色体包装的结构模型。根据这一模型的解释，由DNA与组蛋白包装成核小体，核小体彼此连接形成直径约为10μm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。核小体链形成后，可通过螺旋形成直径为30nm的纤维，这一纤维是由核小体排列呈螺旋管状的结构。这种30nm的纤维被认为是染色体包装的二级结构，但对其确切的构成方式还有争议。30nm的螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，被称为超螺线管，这是染色体包装的三级结构。超螺线管进一步螺旋折叠，可以形成2~10μm的染色单体，这就是染色体包装的四级结构。

经过逐级螺旋与折叠，由DNA和蛋白质形成高度凝集的染色体。一条连续的DNA分子长链，经过四级的盘旋折叠形成染色单体，其长度一次次地被压缩。

在多级螺旋模型提出后，又有一些新的模型被提出，主要是对染色体高级结构提出新的解释。关于染色体的超微结构模型，目前还处在假说阶段。

来源：人教版高中生物学新教材必修1教师用书

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