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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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Os cromossomos são estruturas encontradas no núcleo das células e contêm o material genético do organismo. No caso do ser humano, existem 46 cromossomos em cada célula somática, com exceção dos gametas (células reprodutivas), que possuem apenas 23 cromossomos.
Esses 46 cromossomos estão organizados em 23 pares homólogos, dos quais 22 são chamados de cromossomos autossômicos e são responsáveis por características não relacionadas ao sexo. O último par é formado pelos cromossomos sexuais, determinantes do sexo do indivíduo. As mulheres têm dois cromossomos sexuais idênticos, chamados de cromossomos sexuais homólogos (XX), enquanto os homens têm um cromossomo sexual X e um Y (XY).
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:
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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.
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:
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:
Tipos de cromossomos quanto à posição do centrômero
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.
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).
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.
Na espécie humana, o número diplóide de cromossomos é 46. Quantos cromossomos serão encontrados, respectivamente, nos espermatozóides, óvulos e células epidérmicas?
