著絲粒

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著絲粒(centromere)是真核生物細胞在進行有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)時,染色體分離的一種“裝置”。著絲粒是染色體分離的一種裝置,也是姐妹染色單體在分開前相互聯(lián)結(jié)的位置,在染色體的形態(tài)上表現(xiàn)為一個縊痕(constriction)。著絲粒位于異染色質(zhì)區(qū)內(nèi),這里富集了衛(wèi)星DNA,也就是短的DNA串聯(lián)重復(fù)序列。此外,在縊痕區(qū)內(nèi)有一個直徑或長度為400 nm左右的很致密的顆粒狀結(jié)構(gòu),這稱為動粒(kinetochore)的結(jié)構(gòu)直接與牽動染色體向兩極移動的纖絲蛋白相連結(jié)。

染色體著絲粒(centromere)的主要作用是使復(fù)制的染色體在有絲分裂和減數(shù)分裂中可均等地分配到子細胞中。在很多高等真核生物中,著絲??雌饋硐袷窃谌旧w一個點上的濃縮區(qū)域,這個區(qū)域包含著絲點 (希臘語 kínesis 運動; chóros 部位),又稱主縊痕。此是細胞分裂時紡錘絲附著之處。在大部分真核生物中每個紡錘絲附著在不同的著絲粒上。如啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)附著在每個著絲粒上僅一條紡錘絲。廣義上說著絲粒也常指著絲點﹐然而狹義上的著絲點是將染色體和紡錘絲微管相結(jié)合的蛋白質(zhì)復(fù)合體。

若著絲粒丟失了,那么染色體就失去了附著到紡錘絲上的能力,細胞分裂時染色體就會隨機地進入子細胞。然而有著絲粒的染色體也會出現(xiàn)這種異常分配,那就是復(fù)制后的兩個染色體拷貝并不總是正確地分離進入子細胞。在此過程中發(fā)生錯誤的概率通常是很低的。若發(fā)生錯誤會引起染色體數(shù)目的改變。如在酵母中分配發(fā)生錯誤的概率低于十萬分。

目前正在研究著絲粒結(jié)合蛋白以及其它的一些因素。一個主要的問題是解決紡錘絲附著到著絲粒的具體機制。

著絲點是高中生物學(xué)教科書常用的染色體基本結(jié)構(gòu)名稱。本套教科書在第1冊有絲分裂和減數(shù)分裂有關(guān)細胞分裂中均用“著絲點”,而在第2冊染色體組型分析中對染色體分類卻用“著絲?!薄TS多學(xué)生疑問“著絲點和著絲粒有什么區(qū)別?是不是同一結(jié)構(gòu)?”

經(jīng)查,著絲點為Kinetochore,著絲粒為Centromere,在許多文獻資料中使用不一。例如,在《細胞生物學(xué)》(1987年,高等教育出版社)中二者均有使用,劉祖洞和江紹慧的《遺傳學(xué)》(1987年,高等教育出版社)中只用“著絲?!?,中央農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校教材《植物及植物生理》(修訂執(zhí)筆人孟繁靜等,1989年,農(nóng)業(yè)出版社)中只用“著絲點”。近來在電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)的資料表明,著絲粒(染色體的主縊痕primary constriction)為染色質(zhì)的結(jié)構(gòu),將染色體分成二臂,在細胞分裂前期和中期,把兩個姐妹染色單體連在一起,到后期兩個染色單體的著絲粒分開。著絲粒兩側(cè)各有一個由蛋白質(zhì)構(gòu)成的3層盤狀特化結(jié)構(gòu),為非染色體性質(zhì)物質(zhì)的附加物,稱為著絲點,在染色質(zhì)(染色體)被堿性染料染色時,著絲點部分染色很淺或根本不染色,由于著絲點部位幾乎把著絲粒覆蓋,所以,染色后觀察染色體的外形,在著絲點部位幾乎看不到著色。著絲點與染色體的移動有關(guān),在細胞分裂(包括有絲分裂和減數(shù)分裂)的前、中、后期,紡錘體的紡錘絲(或星射線)微管就附著在著絲點上,并牽引染色體移動,意即紡錘體的紡錘絲(或星射絲)直接附著在著絲點上而不是附著在染色體著絲粒上,沒有著絲點,染色體不能由紡錘絲牽引移動。因此,著絲點和著絲粒并非同一結(jié)構(gòu),它們的功能也不同,但它們的位置關(guān)系是固定的,有時用著絲點或著絲粒泛指它們所在的染色體主縊痕位置是可以理解的。

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