其实DNA在细胞核里并不是那么混乱的飘来飘去,而是有一个“染色体包装”后的好几级结构。
首先,核小体是染色质结构的基本单位,可以看看上图最上面的三个图示,大部分时候DNA是处于这种状态,每大约146个核苷酸对的双链DNA围绕一个组蛋白形成一个核小体复合体,就跟把线在一个线团缠起来一样,在机上旁边的连接区域(加起来200个碱基),会使DNA分子的长度变成初始长度的1/3,这是DNA包装的第一个层次。而DNA工作的时候的第一步就是先把线团打开,可以想象一下,在DNA复制的时候,线团就是按顺序的按着DNA合成酶的方向,边打开边缠绕回去。(表观遗传的概念,也是通过组蛋白的甲级化或者乙酰化,调控基因的表达)。
间期的细胞中,这样的伸展状态很适合DNA复制之类的活动,因为各种酶和其他蛋白质很方便和DNA接触,当染色体准备进入有丝分裂时,染色质丝会进一步螺旋化,形成高度浓缩的有丝分裂染色体。这就引出了DNA的更多级的包装。
到了细胞周期的中期时,这些念珠在进一步折叠就变成了粗粗的棒状的染色体
这面这两张图是说被形成核小体以后染色体是如何表达的,绿色那张图形成的环就是在转录RNA的区域。
典型的人类的细胞核直径大约5-8um,而DNA的长度加起来有2m,在如此小的细胞核里如何保持秩序?我们把这个问题分解来看:
在间期,就算一条染色体也是分成不同状态的,基因表达多的区域比较松散,而同样有一些高度致密的异染色质;而因为组蛋白带有正电荷帮助和带负电的DNA主链紧密结合,也因为有组蛋白的存在使染色体形成一个比较有规律的结构,不至于缠绕在一起。