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染色體（chromosome）是細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂時DNA存在的特定形式。細胞核內(nèi)，DNA 緊密卷繞在稱為組蛋白的蛋白質(zhì)周圍并被包裝成一個線狀結(jié)構(gòu)。

當細胞不分裂時，染色體在細胞核中是不可見的——在顯微鏡下也是如此。然而，構(gòu)成染色體的 DNA 在細胞分裂過程中變得更緊密，染色體在顯微鏡下可見。

每條染色體都有一個叫做著絲粒（點）的收縮點，它將染色體分成兩個部分，即“臂"。短臂為“p臂"；長臂為“q臂"。 著絲粒（點）在每條染色體上的位置為染色體提供了*的形狀，可用于幫助描述特定基因的位置。

染色體有種屬特異性，隨生物種類、細胞類型及發(fā)育階段不同，其數(shù)量、大小和形態(tài)存在差異。

細菌和古細菌通常具有單個環(huán)狀染色體，但染色體大小存在顯著變異。大多數(shù)細菌染色體的大小從13萬個堿基對到 1400 萬個堿基對不等。疏螺旋體屬的螺旋體是個例外，僅含有單一線性染色體。

與真核生物相比，原核染色體含有更少的基于序列的結(jié)構(gòu)。細菌通常具有一個復(fù)制起點，而一些古菌含有多個復(fù)制起點。原核生物的基因不含內(nèi)含子，并以操縱子的形式組成基因表達調(diào)控單元，這與真核生物也不同。

原核生物不具有核，它們的 DNA 被組織在一個類核結(jié)構(gòu)中。類核是獨.特的結(jié)構(gòu)并占據(jù)細菌細胞確定的區(qū)域。但這種結(jié)構(gòu)是動態(tài)的，可被與細菌染色體相關(guān)的一系列組蛋白樣蛋白的作用來維持和重塑。古細菌染色體中的 DNA 被包裝在與真核核小體相似的結(jié)構(gòu)中。 某些細菌還含有質(zhì)?；蚱渌旧w外 DNA。這些細胞質(zhì)環(huán)狀結(jié)構(gòu)含有細胞 DNA，在水平基因轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用。細菌染色體傾向于結(jié)合于質(zhì)膜上， 因此，分子生物學通過離心裂解的細菌以便其從質(zhì)粒 DNA 中的分離。 與真核生物一樣，原核染色體和質(zhì)粒 DNA 通常是超螺旋的。DNA 轉(zhuǎn)錄、調(diào)節(jié)和復(fù)制前必須首先將 DNA 超螺旋鏈解開。

真核生物中的染色體由染色質(zhì)絲組成。染色質(zhì)絲由核小體組成（組蛋白八聚體，DNA 鏈的一部分附著并包裹在其周圍）。染色質(zhì)絲被蛋白質(zhì)包裝成稱為染色質(zhì)的濃縮結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)含有絕大多數(shù)的 DNA 和少量的母系遺傳獲得的如線粒體 DNA。染色質(zhì)存在于大多數(shù)細胞中，除少數(shù)例外，例如紅細胞。 染色質(zhì)允許非常長的 DNA 分子進入細胞核。在細胞分裂期間，染色質(zhì)進一步濃縮以形成顯微鏡下可見的染色體。染色體的結(jié)構(gòu)隨細胞周期而變化。在細胞分裂期間，染色體被復(fù)制，分裂并成功傳遞給它們的子細胞，以確保它們的后代的遺傳多樣性和存活。染色體可以以復(fù)制或非復(fù)制的形式存在。未復(fù)制的染色體是單個雙螺旋，而復(fù)制的染色體包含由著絲粒連接的兩個相同的雙螺旋（其中的任何一個被稱為染色單體或姐妹染色單體）。

真核生物（具有細胞核的細胞，例如植物、真菌和動物細胞）具有包含在細胞核中的多個大的線性染色體。每個染色體都有一個著絲粒，一個或兩個從著絲點突出的臂。此外，大多數(shù)真核生物還有小的環(huán)狀線粒體染色體，一些真核生物也有額外的小環(huán)狀或線性細胞質(zhì)染色體。 在真核生物的核染色體中，未濃縮的DNA以半有序結(jié)構(gòu)存在，被包裹在組蛋白（結(jié)構(gòu)蛋白）周圍，形成稱為染色質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

在細胞不分裂的間期，存在兩種類型的染色質(zhì)：常染色質(zhì)，由具有活性的 DNA 組成； 異染色質(zhì)，主要由無活性的 DNA 組成，似乎在染色體階段起到結(jié)構(gòu)性作用。異染色質(zhì)可進一步區(qū)分為兩種類型： 組成型異染色質(zhì)，位于著絲粒周圍，通常包含重復(fù)序列，從未表達；兼性異染色質(zhì)，有時表達。

在有絲分裂或減數(shù)分裂（細胞分裂）的早期，染色質(zhì)雙螺旋變得越來越濃縮。此時的染色體不再是可以進入的遺傳物質(zhì)（轉(zhuǎn)錄停止），而是一種緊湊的可運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，形成經(jīng)典的四臂結(jié)構(gòu)，一對姐妹染色單體在著絲粒處相互連接。較短的手臂被稱為 p 臂，較長的手臂稱為 q 手臂。這個時期是用光學顯微鏡觀察單個染色體的最佳時間。 有絲分裂中期的染色體是線性的縱向壓縮的連續(xù)的染色質(zhì)組成的環(huán)。在有絲分裂期間，微管從著絲點生長，并且通過被稱為動粒的特殊結(jié)構(gòu)附著到著絲點上。每個染色單體具有自己的動粒，反向附著于有絲分裂紡錘體的兩極。在從中期到后期的過渡之中，微管將染色單體拉向著絲粒，使每個子細胞繼承一組染色單體。一旦細胞分裂，染色單體就會被解開，DNA 可以再次被轉(zhuǎn)錄。染色體結(jié)構(gòu)上的高度濃縮，使得這些巨大的 DNA 結(jié)構(gòu)能夠包含在細胞核內(nèi)。