真核细胞间期核内DNA、组蛋白、非组蛋白以及少量RNA组成的纤维状复合物，是遗传物质的一种存在形式。1882年弗勒明（W.Flemming）提出的染色质概念是指细胞核内能被碱性染料着色的物质，以及分裂期间构成染色体的物质，是形态学术语。染色质和染色体的组成成分相同，但构像各异，两者相间出现在细胞周期中的不同阶段。

染色质中的DNA、组蛋白、非组蛋白、RNA大约为1∶l∶0.1～1.0∶0.05，此外还有微量的多胺类化合物。DNA构成染色质的骨架成分，其空间构像决定染色质的功能，而核苷酸序列决定遗传信息的本质。真核细胞中许多DNA序列重复存在，依照序列相同的片段在基因组中出现的次数可分为高度重复序列（又称丰富基因）、中度重复序列和单一DNA序列，其功能各不相同。绝大部分DNA与组蛋白相结合存在，大约只有3～20%的DNA呈游离状态。组蛋白是富含赖氨酸、组氨酸等碱性氨基酸的碱性蛋白质，可分为H₁、H₂A、H₂B、H₃和H₄5类。除精子中组蛋白被鱼精蛋白取代、鱼类和鸟类细胞中H₁被H₅取代等极少数例外，所有真核细胞中都存在上述5类组蛋白。编码组蛋白的基因属丰富基因，在细胞内为多拷贝，其表达在S期与DNA复制偶联进行。目前认为组蛋白有稳定染色质结构和使基因关闭的作用。非组蛋白是富含天门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸的蛋白质，种类繁多，且有生物种属和器官的专一性，也可因细胞的生理状况而变化。非组蛋白的确切功能尚不清楚，一般认为它有解除组蛋白对基因的束缚作用，使基因得以表达。某些RNA分子可与DNA一定部位相结合，构成染色质的成分，它们在细胞分裂时结合到DNA上，细胞处于间期时又回到核液中，推测这些RNA可能与染色质的高次结构形成有关，对基因的转录活性有控制作用。染色质中的多胺类化合物主要包括精液酸、精胞胺、腐胺和尸胺等，它们是鸟氨酸或精氨酸的脱羧产物，结合于DNA双螺旋的小沟内，能稳定或改变DNA的构像。

1974年奥廉恩（D.E.Olins）等将鸡红细胞等材料经低渗处理破裂后，用四氧化锇固定，醋酸铀染色，电镜观察发现，9nm左右的球状颗粒沿一条直径为2～3nm的纤维有规律地排列，呈念珠状结构，认为此球状颗粒是染色质的基本结构单位，并命名为υ-体。稍后，钱博恩（Chambon）也证实了这种颗粒状结构的存在，并主张称核小体。此名词沿用至今。1980年英国的弗拉格（A.Flug）小组得到了球状颗粒的结晶，经X衍射和电镜观察后，提出核小体为1l×11×5.7nm的结构，140个碱基对绕其上1.75周，旋距2.8nm。现一般认为核小体由核心颗粒和桥两部分组成，核心颗粒由H₃、H₄、H₂A、H₂B各两个分子形成一个八聚体，140个碱基对的D N A在八聚体上绕1.75周。两个八聚体之间有60个碱基对的DNA相连，其上结合有H ₁，这部分称为桥。八聚体中组蛋白分子的结合方式，根据彼此之间相互作用的强弱有过不少模型。较多人认为H ₃、H ₄位于八聚体的中心，H ₂A、H₂B结合其外。绕在八聚体上的DNA长度和桥部分D N A长度共200个碱基对，但亦非尽然，出现差异的部位是桥部分的DNA长度。关于DNA进行复制和转录时，核小体的结构状态如何，有过不少探索，目前尚无明确的看法（图1）。

图1 核小体结构模式图

细胞学根据染色性能不同将染色质分为常染色质和异染色质。常染色质是指间期核的染色质上和分裂期的染色体上被碱性染料染色较浅的区域，染色较深的区域称为异染色质。异染色质中又分为可变异染色质和结构异染色质。前者可以随细胞类型和发育阶段不同而变成常染色质，后者是指所有细胞类型和发育阶段深染的部分，主要存在于着丝点、核仁组织区等部位。染色体臂的不同部位也有不同量的结构异染色质插入其中。从物理特性和生化角度来看，常染色质分散程度高、纤维结构盘曲度大，可发生乙酰化和进行转录，在S期的早期进行复制，而异染色质则与此相反。

1976年赖斯（H.Ris）按功能将染色质分为活动性染色质和非活动性染色质。活动性染色质是指有转录功能的部分，大部分在常染色质区，螺旋化程度低，比较松散；非活动性染色质螺旋化程度高，不能进行转录。两者还有一些特性上的差异（见表）。

一条染色体中的DNA长度约为中期染色体长度的1×10⁴倍。因此，由染色质变成染色体必需经过复杂的组装过程：DNA双螺旋分子直径约为2nm，它与组蛋白结合形成核小体时，成为11nm左右的纤维状结构，这是染色质的一级结构。从一级结构变成30nm左右的纤维状二级结构可能有两种情况，一是由每六个核小体盘旋一周形成外径30nm、内径10nm、旋距11nm中空螺旋管；另一种则可能是相邻核小体交错排列成两列，形成粗约30nm双列核小体结构。从一级结构到二级结构的变化过程中H₁可能起一定作用。H₁分子的中央为球状结构，两端有处于伸展状态的带氨基末端和羧基末端的两个臂，一旦H₁的中央球状部分与核小体的特定部位结合，则伸展状态的两臂中的一臂在桥连接DNA和核小体八聚体结合部位附近盖住连接的DNA，另一臂与相邻的另一个八聚体连接使核小体之间彼此相连，通过H₁使核小体集合起来形成一个规则的重复结构。从二级结构到三级结构乃至中期染色体的形成过程有不同的解释。一种认为30nm左右的螺线管进一步螺旋化，形成直径约400nm的圆筒状的超螺旋体，超螺旋体进一步折叠和螺旋化变成中期染色体；另一种看法是30nm的纤维成分通过折叠形成直径300nm的纤维，再经螺旋成为直径700nm的纤维结构，由此进一步凝缩成直径为1400nm的中期染色体。实际上由染色质组装成染色体的过程可能不只是一种方式，但最后都压缩到DNA长度的万分之一（图2）。

活动性染色质和非活动性染色质特性的比较

图2 染色体组装示意图

非组蛋白在染色质中除了可能作为一种调节基因活性的物质外，其中有一部分还可能参与染色质的高次结构，与中期染色体的形成有关。实验表明，用各种方法除去海拉（Hela）细胞中期染色体的组蛋白和非组蛋白的大部，其DNA与蛋白质为6∶1，仍然保持中期染色体的形态。电泳分析，其中含有30种非组蛋白。主要有3种，分子量分别为5.3×10⁴、5.1×10⁴、3.5×10⁴，表明非组蛋白在中期染色体中使DNA保持高度折叠的构型。后来有人用电镜进一步观察这种没有组蛋白的染色体，也证明它是由一种骨架成分构成，具有中期染色体的外部形态特征，但周围被宽阔的DNA晕轮包围。晕轮是由许多长为10～30μm的DNA环构成的，每个环的基部都固定在骨架内。这些结果表明，中期染色体的基本形态是由非组蛋白骨架决定，非组蛋白在染色质的高次结构中有重要作用。