帕特里克Roisen

作为教育学。斯坦福大学,
多次教学获奖

帕特里克教授AP生物已有14年,是多个教学奖项的得主。

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细胞分裂

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染色体

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作为教育学。斯坦福大学,
多次教学获奖

帕特里克教授AP生物已有14年,是多个教学奖项的得主。

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染色体是在真核细胞的细胞核中发现的DNA和组蛋白的有组织的卷曲结构。细胞分裂后,染色体解开成蛋白质堆积的复合体,也就是染色质。染色质的形式被描述为一串豆子,DNA将组蛋白连接在一起。

作为一名老师,染色体这个词教起来真的很烦人因为我知道它的意思。它只是一个DNA分子,科学家们知道它的意思,但当学生们第一次开始学习时,他们很容易混淆,原因取决于一些历史因素。如果你回到科学家们第一次试图弄清楚生物是如何工作的时候?当时他们使用的最大工具是显微镜当他们通过显微镜观察时,他们看到了这些令人惊奇的东西,他们称之为细胞。

如果你曾经在显微镜下观察过一些真实的细胞,很多它们看起来像透明的袋子里面充满了透明的东西里面有一些透明的东西,真的很难发现。所以他们开始做的是,他们开始加入一些染料他们发现一种特殊的染料会附着在任何含有氮的东西上。他们发现在这个细胞的中心有一些彩色的东西,里面有氮。所以他们把含氮的有色物质叫做染色质。浓度意味着颜色…是一个经常被加上后缀的单词,意思是它含有氮。

染色质是他们给那些细胞细胞核内的物质起的名字我们现在知道DNA分子扩散了,为什么它们在那个时候扩散?因为它们被使用,细胞读取基因发送信使RNA做细胞需要做的所有事情。现在当我说分散我不意味着它是完全解除,因为你有6英尺的DNA和每一个你的一个细胞,为了防止DNA都坏了,打包,所以它实际上很合适就缠绕在这些专门的蛋白质称为hystons就像如果你看过你得到了一个古老的盒式磁带two spools with the tape wrapped very tightly around it, there is some part in the middle where it's unwound so that you can read it. So during the normal cell life the DNA is spread out, the chromosomes are spread out and looking through a microscope you would call it chromatin.

可见染色体就是你所说的紧密包裹的DNA在细胞分裂之前和分裂过程中。因为在那个时候你是在把DNA从细胞的一边移动到另一边,你不需要使用它你只需要确保它正确地传递在这个过程中没有任何损伤或丢失或改变DNA。就像如果我现在看你卧室里的东西我很确定它在染色质里到处都是东西。但是如果你要从一个房子搬到另一个房子,你就得打包。还是同样的东西所有的衣服等等但是它们是松散的组织而不是紧密的包装。

那么为什么当时的科学家通过显微镜观察它的时候会有不同的叫法呢?这是因为有时当他们通过显微镜看的时候他们看到的只是彩色的东西填充了中心部分,其他时候他们看到的是彩色的物体,所以他们再次使用词根,chroma再次表示颜色,一些是指物体,所以他们说,嘿,这里有有色物体它肯定和我们之前看到的有色物体不一样所以他们叫了一个完全不同的名字尽管它们是相同的东西,它仍然是相同的DNA分子。事实证明,在细胞分裂过程中,在细胞分裂之前,s期当你复制的DNA而不是一个单独的分子或DNA你会有两个DNA分子暂时连接到对方,这样他们可以很容易地运输之前的中间细胞后期当他们撕裂。所以在一段短暂的时间内一条染色体一条可见的染色体可以由两个DNA分子组成如果是这样的话你可以把这两个单独的分子叫做染色单体和染色单体。这是一条由两条染色单体组成的染色体。

就像这是一条可见的染色体但它只由一个分子组成,我们在这一点上不需要费心叫它染色单体因为染色单体意味着染色体的一个亚部分。好了,现在让我们看一下这个YouTube视频它将向我们展示DNA实际上是如何包裹在海丝顿蛋白质周围以使它更容易在细胞中组织起来。首先我们要开始看DNA双螺旋这是一个很酷的视频它非常准确地展示了实际的结构。这是我们的DNA分子,或者说是双螺旋它在跳跃着,微微颤动因为它在核浆中漂浮着被水分子撞击等等。

我们需要把它绕在线轴上所以我们引入一些叫做海斯顿蛋白质的蛋白质我们把它们包在一起我们在每一个海斯顿蛋白质的线轴上都绕了两圈。我们称这些个体为DNA缠绕的线轴,核小体有时它们会像串珠一样排列在一根绳子上。然后你开始把这些核小体缠绕在一起形成紧密的超级线圈然后你把这些线圈做成更大的线圈这就是你如何能够把6英尺的DNA放入像我说的这么小的空间里。比你能用铅笔在纸上画出的最小点还要小。即使在染色质阶段组织松散,就像这样但在细胞分裂之前不久你开始缠绕这些线圈超级缠绕它们并将它们排列在蛋白质折叠上形成染色体。

如果我们把它拉回来这是一张活细胞显微镜下的真实照片你可以看到染色体在分裂过程中移动。他们排队在中间,然后他们会单独和你会看到个人染色单体分开这里,现在这个染色单体分开那边的一个每个人都被认为是个体染色体和染色体的结构。

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