Cromossomos

Longas moléculas de DNA em fitas duplas são compactadas na forma de cromossomos. Essa organização facilita a segregação nas etapas de divisão celular.

Para entender a organização e a função dos cromossomos, é necessário conhecimento básico acerca do ciclo celular e de ácidos nucléicos (principalmente DNA).

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Qual a relação entre DNA e cromossomo?

O DNA (ácido desoxirribonucleico) é o material genético da célula contido nos cromossomos, que, por sua vez, se encontram no núcleo e na mitocôndria da célula. Trata-se de uma macromolécula composta de ácidos nucléicos quearmazena todo o material genético do organismo, detendo, assim, as características do indivíduo.

Por meio do conteúdo armazenado no DNA, é possível sintetizar todas as proteínas necessárias para o metabolismo celular. A porção do DNA que contém informação para a síntese proteica recebe o nome de gene.

Em alguns organismos, o material genético está associado a proteínas chamadas histonas. Elas organizam a atividade do DNA de acordo com as especificidades da célula. Esse complexo de DNA e proteínas associadas recebe o nome de cromatina.

A diferença entre cromossomo e cromatina se dá no período do ciclo celular em que se encontram:

• Cromatina: é o DNA associado ao período em que a célula não está se dividindo. Contém porções acessíveis para a maquinaria de transcrição para formação do RNA que, posteriormente, é utilizado na síntese proteica.
• Cromossomo: é o DNA totalmente enovelado, sem porções acessíveis, o que impossibilita a transcrição e a síntese proteica. O cromossomo é o DNA durante o período de divisão celular - quando a célula não sintetiza proteínas, pois está concentrada em gerar células-filhas, que precisarão do seu DNA para desempenhar seus processos metabólicos de forma independente.

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Como são os cromossomos procarióticos?

Em bactérias e arqueobactérias, organismos procariontes, o cromossomo costuma ter segmento circular (não possui início ou fim definidos) e unitário.

Algumas bactérias possuem outros segmentos de DNA complementares ao "DNA genômico". Esses cromossomos adicionais recebem o nome de plasmídeos e, geralmente, armazenam informações proteicas que conferem capacidade de resistência a antibióticos.

Embora seja denominado "cromossomo bacteriano", o DNA procariótico se difere do cromossomo eucariótico quanto à estrutura e às proteínas envolvidas na sua condensação, que são bem diferentes das histonas.

Como são os cromossomos eucarióticos?

Nos eucariontes, o DNA é armazenado no núcleo celular, possui segmento linear e está distribuído em grupos diferentes de múltiplos cromossomos quando associados a proteínas de empacotamento.

Na interfase, período em que a célula não está se dividindo, o DNA toma a forma de cromatina com duas porções bem distintas:

• Heterocromatina: parte inativa do DNA e que é enovelada nas histonas. Possui genes ou trechos do DNA que não são importantes para a célula da qual ele faz parte.
• Eucromatina: parte ativa do DNA celular. Contém genes que são responsáveis pelo metabolismo da célula da qual faz parte.

Um exemplo é o gene responsável pela síntese de melanina. A melanina é importante para as células epiteliais da pele. Nessas células, esse gene faz parte da eucromatina. Porém, nas células beta-pancreáticas, responsáveis pela síntese de insulina, esse gene não é importante, sendo então enovelado nas histonas e tornando-se parte da heterocromatina.

Cada cromossomo possui estrutura bem definida, com porções que desempenham funções específicas que garantem o preparo do DNA para a etapa de divisão celular.

Todo cromossomo é composto por uma região de maior enovelamento do DNA, chamada de centrômero - ou de região de constrição primária.

Projetando-se do centrômero, estão os braços dos cromossomos, chamados de cromátides. Na extremidade de alguns braços, após uma segunda região de maior enovelamento (constrição secundária), encontra-se a região SAT, também chamada de telômero.

Os telômeros conferem proteção e estabilidade ao cromossomo frente à degradação e à replicação.

Representação de um cromossomo

Quando encontrado nas fases iniciais da interfase ou após a anáfase da mitose, o cromossomo pode ser simples, contendo apenas dois braços. Agora, quando encontrado após a fase S da interfase, o cromossomo torna-se composto.

Na fase S, o DNA duplica seu material genético. Esse processo é conhecido como replicação.

Dessa forma, o cromossomo composto contém quatro braços. Dois desses braços são a cópia exata dos outros dois, unidos pelo centrômero e tomando a forma de um X.

Quanto à posição do centrômero, os cromossomos podem ser divididos em:

• Metacêntrico: centrômero localizado no centro do cromossomo, fazendo com que os braços possuam o mesmo tamanho;
• Submetacêntrico: centrômero deslocado próximo à região mediana. Os braços ficam em tamanhos desiguais;
• Acrocêntrico: centrômero próximo de uma das extremidades do cromossomo. Os braços possuem grande diferença de tamanho entre um e outro;
• Telocêntrico: centrômero localizado em uma das extremidades, possuindo metade dos braços que cromossomos metacêntricos têm na mesma fase do ciclo celular.

Tipos de cromossomos quanto à posição do centrômero 

Ploidia, Homologia e Cariótipo

Indivíduos saudáveis da mesma espécie possuem a mesma quantidade de cromossomos, organizados de forma semelhante.

Na espécie humana, por exemplo, cada indivíduo possui 23 cromossomos diferentes. Entretanto, independentemente do indivíduo, a localidade de cada gene em um cromossomo é a mesma.

Além disso, em algumas células, os cromossomos são encontrados aos pares, em que um é de origem paterna e outro de origem materna. Ambos, apesar de diferentes, possuem os mesmos tipos de genes. Mesmo que levem à formação de características diferentes, esses pares de cromossomos são chamados de cromossomos homólogos.

As células onde os cromossomos são encontrados aos pares se dividem por mitose. São chamadas de diploides e representadas pelo 2n.

As células sexuais, conhecidas como gametas, são resultantes de divisões celulares por meiose. Possuem um cromossomo de cada tipo, sendo chamadas de haploides e representadas apenas por n.

Além dos humanos, animais e vegetais também são seres que possuem essa ploidia nas células. Alguns vegetais ainda são triploides (3n), tetraploides (4n) e até poliploides. O conjunto de cromossomos presentes em uma célula recebe o nome de cariótipo.

Cromossomos na divisão celular

Durante as etapas do ciclo celular, a célula passa por processos específicos e adquire formas correspondentes.

Na etapa de divisão celular, os cromossomos estão altamente enovelados e prontos para se segregarem.

O fuso mitótico oriundo dos centríolos se liga à região do centrômero e se contrai até à separação completa do cromossomo duplicado. Cada molécula, chamada de cromátide, migra para o polo oposto da célula.

Na meiose - divisão celular em que se originam os gametas -, antes da etapa de separação das cromátides-irmãs, separam-se os cromossomos homólogos para, então, a partir de células diploides (2n), formar células haploides (n).

Cromossomos autossômicos e cromossomos sexuais

Os cromossomos do cariótipo humano, por exemplo, podem ser divididos em cromossomos autossômicos, que contêm a maior parte das características da espécie e estão presentes de forma semelhante em todos os indivíduos, e em cromossomos sexuais, contendo o gene que determina o sexo biológico (macho ou fêmea).

A espécie humana possui 46 cromossomos em suas células diploides (2n), sendo 44 cromossomos autossômicos e dois sexuais.

Os cromossomos autossômicos, encontrados aos pares, são representados como XX. Os cromossomos sexuais, também encontrados aos pares, podem ser XX para determinar o sexo biológico feminino ou XY para determinar o sexo biológico masculino.