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How big is X 染色体?

4 micrometers!

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X 染色体

X 染色体是人类两条性染色体之一,另一条是 Y 染色体。女性的每个细胞中通常有两条 X 染色体,男性则有一条 X 染色体和一条 Y 染色体。细胞分裂、染色体压缩到最紧密的状态时,X 染色体长约 4–5 微米。1 微米是百万分之一米,也就是千分之一毫米。

大小

染色体由一条长长的 DNA 分子和蛋白质组成。大多数时候,它松散地分布在细胞核内。细胞分裂前,会先复制每条染色体,得到的两条拷贝叫作姐妹染色单体,在一个叫作着丝粒的收缩点上连在一起。分裂过程中,染色体会不断压缩,变得可以在显微镜下看到。

因此,染色体的长度会因测量时间而不同,因为它的臂会随着分裂的进行而不断缩短。一项 2024 年的电子显微镜研究观察了正在分裂的人类细胞,发现在中期,染色单体每 1 微米大约包含 3300 万个碱基对,碱基对是 DNA 的基本组成单位。中期是指染色体排列到细胞中央的阶段。

X 染色体大约包含 1.55 亿个碱基对,据此推算,在这一阶段它的长度约为 4.7 微米。本站给出的 4 微米这一数值与这一估算接近。中期染色体(两条染色单体合在一起)的厚度约为 1.2 微米。

大小比较

  • X 染色体中的 DNA 如果完全伸展开,长度约为 5 厘米,大约是它所压缩进的染色体长度的 1 万倍。
  • 如果把 X 染色体放大到身高 1.7 米的人那么高,它的 DNA 就会伸展到约 17 千米长。
  • X 染色体所含的 DNA 大约是 Y 染色体的两倍半;Y 染色体的首个完整序列于 2023 年发表,包含约 6200 万个碱基对。
  • 处于中期的 X 染色体,长度大约是红细胞宽度的五分之三到三分之二,红细胞的直径为 7–8 微米。
  • 大约 17–21 条 X 染色体首尾相连,就能达到人类头发的宽度,即 80–100 微米。

唯一的活跃拷贝

X 染色体约占细胞中 DNA 总量的 5%,估计携带 900–1400 个编码蛋白质的基因。据信 Y 染色体只携带 70–200 个基因。

在胚胎发育早期,含有两条 X 染色体的细胞会使其中一条失活,这一过程叫作 X 染色体失活。哪一条 X 染色体被关闭通常是随机的,因此在一些细胞里,来自母亲的 X 染色体处于活跃状态,而在另一些细胞里,则是来自父亲的那一条。有些基因不受这一过程影响,其中许多位于染色体末端附近,即 X 染色体与 Y 染色体共有的区域。

X 染色体名字的由来

1891 年,生物学家赫尔曼·亨金(Hermann Henking)正在研究火红蝽(Pyrrhocoris apterus)睾丸中细胞分裂的过程。他发现有一条染色体的行为与其他染色体都不同,便将其称为“元素 x”。后来,这条染色体就被称为 X 染色体。

这个名字来自亨金当初的命名,而不是因为染色体的形状像字母 X。复制后的染色体常被画成 X 形,那是因为两条染色单体在着丝粒处相连——这一点对所有染色体都成立,并不是 X 染色体独有的特征。

参考资料

  • X chromosome. MedlinePlus Genetics, National Library of Medicine, 2026.
  • Y chromosome. MedlinePlus Genetics, National Library of Medicine, 2022.
  • The complete sequence of a human Y chromosome. Rhie et al., Nature, 2023.
  • Near millimolar concentration of nucleosomes in mitotic chromosomes from late prometaphase into anaphase. Cisneros-Soberanis et al., Journal of Cell Biology, 2024.
  • 3D-CLEM Reveals that a Major Portion of Mitotic Chromosomes Is Not Chromatin. Booth et al., Molecular Cell, 2016.
  • How big are genomes?. In Cell Biology by the Numbers, 1st edition. Garland Science, 2015.
  • Chromatid. National Human Genome Research Institute.
  • Centromere. National Human Genome Research Institute.
  • Chromosome. National Human Genome Research Institute.
  • Metaphase. National Human Genome Research Institute.
  • The X chromosome still has a lot to reveal – revisiting Hermann Henking's work on firebugs. Paliulis et al., Journal of Cell Science, 2023.
  • The International System of Units (SI), 9th edition. Bureau International des Poids et Mesures, 2026.
  • MH 033hr Blood Smear. Histology Guide, University of Minnesota.
  • Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

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