着丝粒

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着丝粒(centromere)是真核生物细胞在进行有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)时,染色体分离的一种“装置”。着丝粒是染色体分离的一种装置,也是姐妹染色单体在分开前相互联结的位置,在染色体的形态上表现为一个缢痕(constriction)。着丝粒位于异染色质区内,这里富集了卫星DNA,也就是短的DNA串联重复序列。此外,在缢痕区内有一个直径或长度为400 nm左右的很致密的颗粒状结构,这称为动粒(kinetochore)的结构直接与牵动染色体向两极移动的纤丝蛋白相连结。

染色体着丝粒(centromere)的主要作用是使复制的染色体在有丝分裂和减数分裂中可均等地分配到子细胞中。在很多高等真核生物中,着丝粒看起来像是在染色体一个点上的浓缩区域,这个区域包含着丝点 (希腊语 kínesis 运动; chóros 部位),又称主缢痕。此是细胞分裂时纺锤丝附着之处。在大部分真核生物中每个纺锤丝附着在不同的着丝粒上。如啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)附着在每个着丝粒上仅一条纺锤丝。广义上说着丝粒也常指着丝点﹐然而狭义上的着丝点是将染色体和纺锤丝微管相结合的蛋白质复合体。

若着丝粒丢失了,那么染色体就失去了附着到纺锤丝上的能力,细胞分裂时染色体就会随机地进入子细胞。然而有着丝粒的染色体也会出现这种异常分配,那就是复制后的两个染色体拷贝并不总是正确地分离进入子细胞。在此过程中发生错误的概率通常是很低的。若发生错误会引起染色体数目的改变。如在酵母中分配发生错误的概率低于十万分。

目前正在研究着丝粒结合蛋白以及其它的一些因素。一个主要的问题是解决纺锤丝附着到着丝粒的具体机制。

着丝点是高中生物学教科书常用的染色体基本结构名称。本套教科书在第1册有丝分裂和减数分裂有关细胞分裂中均用“着丝点”,而在第2册染色体组型分析中对染色体分类却用“着丝粒”。许多学生疑问“着丝点和着丝粒有什么区别?是不是同一结构?”

经查,着丝点为Kinetochore,着丝粒为Centromere,在许多文献资料中使用不一。例如,在《细胞生物学》(1987年,高等教育出版社)中二者均有使用,刘祖洞和江绍慧的《遗传学》(1987年,高等教育出版社)中只用“着丝粒”,中央农业广播电视学校教材《植物及植物生理》(修订执笔人孟繁静等,1989年,农业出版社)中只用“着丝点”。近来在电镜下观察发现的资料表明,着丝粒(染色体的主缢痕primary constriction)为染色质的结构,将染色体分成二臂,在细胞分裂前期和中期,把两个姐妹染色单体连在一起,到后期两个染色单体的着丝粒分开。着丝粒两侧各有一个由蛋白质构成的3层盘状特化结构,为非染色体性质物质的附加物,称为着丝点,在染色质(染色体)被碱性染料染色时,着丝点部分染色很浅或根本不染色,由于着丝点部位几乎把着丝粒覆盖,所以,染色后观察染色体的外形,在着丝点部位几乎看不到着色。着丝点与染色体的移动有关,在细胞分裂(包括有丝分裂和减数分裂)的前、中、后期,纺锤体的纺锤丝(或星射线)微管就附着在着丝点上,并牵引染色体移动,意即纺锤体的纺锤丝(或星射丝)直接附着在着丝点上而不是附着在染色体着丝粒上,没有着丝点,染色体不能由纺锤丝牵引移动。因此,着丝点和着丝粒并非同一结构,它们的功能也不同,但它们的位置关系是固定的,有时用着丝点或着丝粒泛指它们所在的染色体主缢痕位置是可以理解的。

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