(一)DNA超螺旋
双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的主要形式。自从1965年Vinograd等人发现多瘤病毒的环形DNA的超螺旋以来，现已知道绝大多数原核生物都是共价封闭环(covalently closed circle,CCC)分子，这种双螺旋环状分子再度螺旋化成为超螺旋结构(superhelix或supercoil)，如图15-11所示。有些单链环形染色体(如φ×174)或双链线形染色体(如噬菌体入)，在其生活周期的某一阶段，也必将其染色体变为超螺旋形式。对于真核生物来说，虽然其染色体多为线形分子但其DNA均与蛋白质相结合，两个结合点之间的DNA形成一个突环(loop)结构，类似于CCC分子，同样具有超螺旋形式。超螺旋按其方向分为正超螺旋和负超螺旋两种。真核生物中，DNA与组蛋白八聚体形成核小体结构时，存在着负超螺旋。研究发现，所有的DNA超螺旋都是由DNA拓扑异构酶产生的。
图15-11 Opencircular(a) and supercoiled (b) forms of PM2 virus DNA,Bar
represents 0.2μm.(By courtesy of Dr Lesley Coggins)
(二)染色质和核小体
1.染色质
真核生物的染色体(chromasome)在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)的形式存在的。染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基本的单位棗核小体(nucleosome)成串排列而成的。DNA是染色体的主要化学成分，也是遗传信息的载体，约占染色体全部成分的27%，另外组蛋白和非组蛋白占66%，RNA占6%。
组蛋白(histones)是一种碱性蛋白质，等电点一般在PH10.0以上，其特点是富含二种碱性氨基酸(赖氨酸和精氨酸)，根据这两种氨基酸在蛋白质分子中的相对比例，将组蛋白分为五种类型(表15-6)。
表15-6 五种组蛋白分子的基本参数
| 种类 | 类型 | 碱性氨基酸 | 酸性
氨基酸 |
碱性氨基酸/酸性氨基酸 | 氨基酸
残基数 |
分子量 | 核小体
上位置 |
||
| Lys | Arg | Lys/Arg | |||||||
| H1 | 极度富含Lys | 29% | 1% | 29 | 5% | 5.4 | 215 | 23 000 | 连接＊ |
| H2A | 11% | 9% | 1.2 | 15% | 1.4 | 129 | 14 500 | 核心 | |
| H2B | ″ | 16% | 6% | 2.7 | 13% | 1.7 | 125 | 13 774 | ″ |
| H3 | 极度富含Lys+富含Arg | 10% | 13% | 0.78 | 13% | 1.8 | 135 | 15 324 | ″ |
| H4 | ″ | 11% | 14% | 0.79 | 10% | 2.5 | 102 | 11 282 | ″ |
*现已证明：H1是与核小体的核心颗粒相当靠近的，认为它位于连接DNA上，只是一种习惯说法。
五种组蛋白在同一生物的不同组织中完全一样，在不同的真核生物中也很相似。组蛋白对染色体中DNA的包装有十分重要的作用。