As células são capazes de armazenar instruções genéticas fundamentais para manter o organismo vivo e perpetuar a sua espécie. Essa informação tem característica hereditária, ou seja, é passada de uma célula às suas células-filhas durante a divisão celular e, por meio das células reprodutivas, de uma geração para outra. Essas instruções são armazenadas nos genes, que são os elementos que contêm a informação, na forma de DNA, que determina as características de uma espécie e do indivíduo como um todo. Os genes são transmitidos através dos cromossomos, que são estruturas em forma de cordão presentes nos núcleos das células eucarióticas.
Os cromossomos consistem em um agregado complexamente organizado de DNA e proteínas. Uma molécula de DNA consiste em duas longas cadeias polipeptídicas (chamadas de fitas) compostas por quatro tipos diferentes de nucleotídeos.
Essas fitas estão organizadas na forma de dupla hélice e são complementares, ou seja, cada fita contém uma sequência de nucleotídeos que é exatamente complementar à sequência de nucleotídeos da fita associada. Dessa forma, cada fita pode atuar como um molde para a síntese de uma nova fita complementar.
A capacidade de cada fita de DNA de atuar como um molde para a produção de uma fita complementar permite que a célula possa replicar seus genes e, assim, passar a informação genética para os seus descendentes.
Qual é a diferença entre o cromossomo e a cromatina?
A diferença entre cromossomo e cromatina consiste no grau de condensação do DNA. Quando os cromossomos estão no estado mais descondensado, que ocorre durante a interfase, as fitas de DNA estão organizadas na forma de cromatina.
Isso é importante para permitir o acesso a sequências de DNA específicas para que a expressão gênica, o reparo e a replicação de DNA possam ser realizados. Quando a célula inicia seu processo de divisão celular (fase M do ciclo celular), esses filamentos se espiralizam e se condensam, transformando-se nos cromossomos.
Os cromossomos das células eucarióticas podem ser vistos no microscópio óptico durante o processo da mitose, quando formam espirais e produzem estruturas altamente condensadas.
Estrutura e partes do cromossomo
Os cromossomos apresentam uma sequência especializada de DNA condensado chamada centrômero, ou constrição primária, que divide cada cromossomo em dois braços cromossômicos — um braço curto e um braço longo.
O centrômero possui papel fundamental na divisão celular, tendo em vista que a fixação das fibras do fuso mitótico nessa região permite a divisão do material genético entre as células-filhas. Dependendo de como o centrômero esteja posicionado, podemos classificá-los em diferentes tipos: metacêntrico, submetacêntrico, acrocêntrico e telocêntrico.
Outra sequência especializada de DNA consiste nos telômeros, que são as extremidades dos cromossomos. Os telômeros contêm sequências de DNA repetidas que apresentam funções protetoras à estrutura do cromossomo, pois evitam que as extremidades cromossômicas sejam confundidas com uma molécula de DNA danificada que necessita de reparo e degradação pela célula.
Além dessas estruturas, a presença de constrições secundárias permite diferenciar uma estrutura cromossômica subterminal, entre a constrição secundária e o telômero, chamada de satélite. Os cromossomos que sofreram duplicação durante a fase S da interfase apresentam duas cromátides, idênticas, que permanecem unidas pelo centrômero até a fase M do ciclo celular.
DNA e Histonas
Cada cromossomo consiste em uma dupla hélice de DNA. Contudo, além da molécula de DNA, existem proteínas que se ligam à dupla fita para garantir o comportamento cromossômico normal e a expressão apropriada dos genes. Essas proteínas ligadas ao DNA são classificadas em duas classes: as histonas e as proteínas cromossômicas não histonas.
As histonas se organizam em octâmeros para formar um cerne de histonas, ao redor do qual um segmento da dupla-hélice de DNA se enrola, de forma que a cromatina passa a ter uma aparência de “colar de contas”. Cada complexo formado pelo segmento DNA com a associação das histonas centrais é chamado de nucleossomo, que é a unidade estrutural básica da cromatina.
Tipos de cromossomos
Existem dois tipos de cromossomos: os cromossomos autossômicos (somáticos) e os cromossomos sexuais. Os cromossomos autossômicos não estão relacionados ao sexo, de forma que são herdados simetricamente da mãe e do pai. Já os cromossomos sexuais são responsáveis pela determinação do sexo cromossômico, de forma que machos e fêmeas diferem em seus cromossomos sexuais.
As fêmeas possuem dois cromossomos X, enquanto os machos possuem um X e um Y (um cromossomo Y é herdado do pai e um cromossomo X é herdado da mãe). Os números e os tipos de cromossomos sexuais e seu papel na determinação do sexo variam de uma espécie para a outra, como ocorre também para o número de pares de autossomos.
Cromossomos humanos
O genoma humano consiste em 23 pares de cromossomos (22 pares de autossomos e um par de cromossomos sexuais). Nos humanos, os cromossomos sexuais X e Y diferem bastante em seu conteúdo gênico: o cromossomo X é grande e contém mais de mil genes, enquanto o cromossomo Y é menor e contém menos de cem genes. Durante a meiose, conjuntos de pares homólogos maternos e paternos são separados em gametas, assim cada um contém 23 cromossomos.
Cromossomos homólogos
Cada célula possui duas cópias cromossômicas, uma herdada da mãe e a outra do pai. Os cromossomos maternos e paternos de cada par são chamados de cromossomos homólogos. Eles carregam informações genéticas equivalentes, apresentando as mesmas sequências gênicas.
Porém, em um determinado lócus, os cromossomos homólogos podem ter formas idênticas ou diferentes do mesmo gene (alelos). O par de cromossomos sexuais do macho, em que um cromossomo Y é herdado do pai e um cromossomo X é herdado da mãe, não são homólogos. Na figura abaixo, vemos o cariótipo de um homem com seus 11 pares de cromossomos homólogos e os seus dois cromossomos sexuais:
Número de cromossomos
Com exceção dos gametas (óvulos e espermatozoides) e alguns tipos celulares altamente especializados (como hemácias e plaquetas), cada núcleo celular humano contém 46 cromossomos, metade deles herdados da mãe e o restante, do pai.
A representação dos 46 cromossomos consiste no cariótipo. Durante a mitose, ocorre a duplicação do DNA, de modo que às duas células resultantes da divisão celular conservam o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. Os gametas masculinos e femininos apresentam apenas metade do número de cromossomos, denominadas células haploides (n), isto é, conservam apenas um conjunto cromossômico; ao contrário das outras células, que são diploides (2n).
Isso acontece por essas células serem oriundas da meiose, que é um processo de divisão celular onde há a separação dos cromossomos homólogos. Portanto, as células que sofrem meiose possuem apenas 23 cromossomos. Durante a fecundação, ocorre a união do material genético dos dois gametas, de modo que o organismo resultante desse processo terá os 46 cromossomos típicos da nossa espécie.
REFERÊNCIAS
ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
NUSSBAUM, R.L.; McINNES, R.R.; WILLARD H.F. Thompson & Thompson Genética Médica. 7ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008.