染色体、染色质与核型

染色质

可以把基因组想象成数米长的细线,却必须塞进直径只有几千分之一毫米的细胞核中。染色质就是解决之道:DNA 与包装蛋白交织在一起,构成一种可弯曲的“线轴加线”材料,需要存放时可以紧紧盘绕,需要读取基因时又可以松开。

染色质由 DNA 缠绕在一簇簇组蛋白上构成,形成一串称为核小体的“珠子”,这些珠子再折叠成更粗的纤维。生物学家常区分两种状态:常染色质包装松散,一般可供基因活动接近;异染色质则高度致密,大多处于沉默状态。同一段 DNA 可以在这两种状态之间转换,而这种切换正是细胞控制哪些基因开启的重要方式。

染色质和染色体描述的是同一种底层物质在不同时刻的样貌。在细胞生命的大部分时间里,基因组以弥散的染色质分布在细胞核中;只有当细胞分裂时,染色质才浓缩成一条条分明、可见的染色体。添加在组蛋白和 DNA 本身上的化学标记,能改变染色质的紧密程度,这一层调控正是表观遗传学所研究的内容。

常染色质(开放、活跃)与异染色质(致密、大多沉默)并非永久不变的标签;随着细胞需求的变化,同一区域可以从一种状态被重塑为另一种。