细胞核的另一类重要化学成分是蛋白质,包括组蛋白(碱性蛋白)、酸性蛋白(或称非组蛋白),它们都属于 DNA结合蛋白;还有其他结构蛋白和合成两类核酸所需的各种酶等。组蛋白有H1、啹A、啹B、H3和H4五种成分。根据许多学者的研究,认为染色质是由念珠状排列的重复单位核小体所构成,而啹A、啹B和H3、H4所组成的八聚体是核小体的核心。约有 140个碱基对的DNA围绕着组蛋白核心,构成核心颗粒,即核小体。相邻核小体之间的DNA分子则在其间起连接作用,称为核小体间DNA,组蛋白的H1成分与核小体间DNA相结合,起着紧聚相邻的核小体的作用。
生物进化中,组蛋白中除H1以外的成分都是最具保守性的蛋白质,例如豌豆和牛的细胞核中组成H4多肽链的氨基酸只有两个是不同的。同一生物不同类型的细胞中,组蛋白与DNA含量的比值基本恒定,但酸性蛋白质的品种和含量,即使在同一类细胞中变化也很大。有人认为,特定的酸性蛋白分子与调节基因相结合,取代了或者改变了对该基因表达起抑制作用的组蛋白分子的化学性质,从而使这一段核苷酸顺序得以转录。
进一步弄清染色质的大分子结构,将有助于阐明细胞核中一些复杂的功能表现的机理。