六、 染色体的组成

六、染色体的组成

1．染色质和核小体

染色质DNA的Tm值比自由DNA高，说明在染色质中DNA极可能与蛋白质分子相互作用；在染色质状态下，由DNA聚合酶和RNA聚合酶催化的DNA复制和转录活性大大低于在自由DNA中的反应；DNA酶I（DNaseI）对染色质DNA的消化远远慢于对纯DNA的作用。染色质的电子显微镜图显示出由核小体组成的念珠状结构，可以看到由一条细丝连接着的一连串直径为10nm的球状体。

核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA 组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。

在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩成1/7，

200bpDNA的长度约为68nm，却被压缩在10nm的核小体中。但是，人中期染色体中含3.3×109碱基对，其理论长度应是180cm，这么长的DNA被包含在46个51μm 长的圆柱体（染色体）中，其压缩比约为104。

2．染色体中的核酸组成

⑴不重复序列在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA 总量的40%－80%。不重复序列长约750－2000dp，相当于一个结构基因的长度。单拷贝基因通过基因扩增仍可合成大量的蛋白质，如一个蚕丝心蛋白基因可作为模板合成104个丝心蛋白mRNA，每个mRNA可存活4d，共合成105个丝心蛋白，这样，在几天之内，一个单拷贝丝心蛋白基因就可以合成109个丝心蛋白分子。

⑵中度重复序列这类重复序列的重复次数在10－104之间，占总DNA的10%－40%。各种rRNA、tRNA 及组蛋白基因等都属这一类。

非洲爪蟾的18S、5.8S及28SrRNA基因是连在一起的，中间隔着不转录的间隔区，这些单位在DNA链上串联重复约5000次。在卵细胞形成过程中这些基因可进行几千次不同比例的复制，产生2×106个拷贝，使rDNA占卵细胞DNA的75%，从而使该细胞能积累1012个核糖体。

⑶高度重复序列——卫星DNA 这类DNA只在真核生物中发现，占基因组的10%—60%，由6—100个碱基组成，在DNA链上串联重复几百万次。由于碱基的组成不同，在CsCl密度梯度离心中易与其他DNA分开，形成含量较大的主峰及高度重复序列小峰，后者又称卫星区带（峰）。

高等真核生物DNA无论从结构还是功能看都极为复杂，以小鼠为

例：

1.小鼠总DNA的10％是小于10bp的高度重复序列，重复数十万到上百万

次/genome。

2.总DNA的20％是重复数千次、长约数百bp的中等重复序列。

3.总DNA的70％是不重复或低重复序列,绝大部分功能基因都位

于这类序列中。

Centromere：是细胞有丝分裂期间纺锤体蛋白质与染色体的结合位点（attachment point），这种结合对于染色体对在子细胞中的有序和平均分配至关重要。在酵母中，centromere的功能单位长约130 bp，富含AT 碱基对。在高等真核细胞中，centromere都是由长约5－10 bp、方向相同的高度重复序列所组成。

Telomeres are sequences at the ends of eukaryotic Chromosomes that help stabilize them。酵母Telomeres一般以100 bp左右不精确重复序列所组成。

5’(TxGy)n

3’(AxCy)n

其中X、Y一般为1－4，单细胞真核生物中n常为20－100，高等真核生物中>1500。

染色体末端的线性重复序列不能被DNA polymarase 所准确复制，它们一般在DNA复制完成以后由telomarase合成后加到染色体末端。

Alu（长约300bp）是人类高度重复序列,因为该序列中带有AluI的识别序列而得名。数十万个Alu重复序列散布于整个人类基因组中，达到总序列的1－3％。Alu与其它高度重复序列共占人类DNA的10％以上。

3．染色体中的蛋白质

染色体上的蛋白质包括组蛋白和非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋

白，它与DNA组成核小体。通常可以用2mol/L NaCl或0.25mol/L的HCl/H

2SO

4

处理使组蛋白与DNA分开。组蛋白分为H

1、H

2

A、H

2

B、H

3

及H

4

。这些组蛋白都含

有大量的赖氨酸和精氨酸，其中H

3、H

4

富含精氨酸，H

1

富含赖氨酸；H

2

A、H

2

B介

于两者之间。

⑴组蛋白的一般特性

1.进化上的极端保守性。牛、猪、大鼠的H

4

氨基酸序列完全

相同。牛的H

4

序列与豌豆序列相比只有两个氨基酸的差异

（豌豆H

4

中的异亮氨基酸60→缬氨酸60，精氨酸→赖氨酸）。

H 3的保守性也很大，鲤鱼与小牛胸腺的H

3

只差一个氨基酸，

小牛胸腺与豌豆H

3

只差4个氨基酸。

2.无组织特异性。到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红

细胞染色体不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼

精蛋白。

3.肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸集中分布在N

端的半条链上。例如，N端的半条链上净电荷为+16，C端只

有+3，大部分疏水基团都分布在C端。

4.组蛋白的修饰作用。包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP

核糖基化等。

⑵非组蛋白的一般特性

染色体上除了存在大约与DNA等量的组蛋白以外，还存在大量的非组蛋白。

1.非组蛋白的多样性。非组蛋白的量大约是组蛋白的60%～

70%，但它的种类却很多，约在20-100种之间，其中常见的

有15-20种。

2.非组蛋白的组织专一性和种属专一性。

(3)几类常见的非组蛋