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DNA是如何包装的
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若想将一条长达1.5米的双链DNA塞进一个直径仅为其三万分之一的球形细胞核中,很显然,DNA必须以一种相当复杂的方式进行包装(pag)。
在包装这样一条长链分子的同时,基因必须易于被其他分子接近,并且整条DNA分子能够被完整复制,如此才能保证DNA能被正确复制,并且传递至每个子细胞中。
在细胞分裂的过程中,原本弥散分布于细胞核内无法直接观察到的DNA分子经过卷曲与超螺旋凝缩(sation)过程形成了清晰可见的染色体,这是我们在遗传学书籍中可以常常看到的图像(如图8c、8d、8e所示)。
在染色体凝缩的过程中,核膜会瓦解,染色体被分配至每个子细胞中(详见第4章内容)。
随后,每个子细胞会重新形成细胞核,而在此期间,刚性与棒状的染色体将失去其独立结构特性,重新解体并合并至子细胞的细胞核中。
在非分裂时期(间期)中,染色体位于细胞核何处的问题在一个世纪后终于得到了答案,这要归功于1969年乔·盖尔(JoeGall)与玛丽-卢·帕杜(Mary-LouPardue)所研发的荧光原位杂交技术。
染色体涂染是一种基于荧光原位杂交原理的技术,可通过多个荧光探针识别在间期细胞核内的单条染色体。
染色体涂染的结果显示,每条染色体在细胞核内均占据一片独立区域,通常附着于核纤层,所有染色体约占细胞核空间的一半,而其余的空间则被细胞核内其他成分,如核仁与卡哈尔体所填充(详见下文)。
细胞核的内容物并非静止不动,而是会通过耗能作用,在长距离或短距离范围内匀速流动。
图8DNA与染色体
a.**的DNA与核小体组成“串珠”
结构;b.细胞核内的染色质纤维;c.一组人类染色体(称为核型,karyotype);d.最终凝缩过程中的染色体;e.人类中期染色体
虽然DNA在原核生物中呈“**”
状,但在真核细胞中,它常常与其他分子相结合,并通过一系列步骤完成其包装过程。
人类的DNA首先与一组被称为组蛋白的结构蛋白相结合。
在包装的第一阶段,八个组蛋白分子将DNA进行两次包裹,呈现出“串珠”
状的外观,这一结构被称为核小体(如图8a所示)。
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